外伸端板狗骨式半刚性节点性能的试验与数值分析

发布时间：2023-10-29 14:02

　　钢结构不仅轻质高强、质地均匀、韧性好,还有制作简单以及绿色环保等优点。而钢节点在钢结构中起着非常重要的作用。各国研究者对钢结构节点做过大量的研究工作,钢结构节点的连接分为刚接、铰接和半刚性连接三种方式。半刚性节点具有较好的变形性能,经合理的设计,节点具有较好的耗能能力和抗震性能。本文提出了外伸端板狗骨式半刚性节点,利用高强螺栓通过端板将梁柱连接成一个整体,形成半刚性节点,同时通过“狗骨”将梁端塑性铰外移。在构造上,既增加了梁端焊缝截面又适当削弱了梁翼缘的尺寸。本文针对端板狗骨式半刚性节点,在理论推导的基础上,对其性能进行数值分析,主要工作如下:(1)在对半刚性节点刚度方程推导的基础上,引入等效惯性矩的概念,通过大量的软件模拟,分析出等效惯性矩与狗骨式梁的基本参数a、b及梁高的关系,并拟合出各参数与狗骨等效惯性矩系数的关系方程。(2)制作外伸端板狗骨式半刚性节点的试件,在实验室采用分级加载的制度进行试验,记录加载过程中的应力及变形。整理数据后最终绘制出试件的弯矩-转角曲线。(3)运用ANSYS软件建立与试件相同的有限元模型,在相同的加载制度下,对有限元模型进行计算,模拟结果与实验结果进行...

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 半刚性节点的现状与发展
    1.2 外伸端板狗骨式节点的选题背景及研究意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 国内外对狗骨式梁节点的研究现状
        1.3.2 国内外对端板螺栓连接节点的研究现状
    1.4 本文的主要工作内容
第2章 狗骨式半刚性节点梁单元的理论推导
    2.1 引言
    2.2 ANSYS有限元分析软件介绍
    2.3 一般半刚性节点刚度方程的推导
        2.3.1 受拉梁单元
        2.3.2 受压梁单元
        2.3.3 方程的级数展开
    2.4 狗骨式节点梁相关方程的推导
        2.4.1 狗骨式梁的设计思路
        2.4.2 狗骨式梁等效惯性矩的概念
        2.4.3 等效惯性矩与狗骨梁参数a的关系
        2.4.4 等效惯性矩与狗骨梁参数b的关系
        2.4.5 分析梁高对系数δ的影响
        2.4.6 参数与等效惯性矩系数δ的公式拟合
    2.5 本章小结
第3章 外伸端板狗骨式半刚性节点的试验研究
    3.1 引言
    3.2 试验中节点转角求解方程
    3.3 试验研究
        3.3.1 试验目的
        3.3.2 试验试件的选取
        3.3.3 材料设备的准备及安装
        3.3.4 试验加载及数据采集
        3.3.5 试验的结果分析
        3.3.6 试验数据的研究分析
    3.4 试件的弯矩-转角曲线
    3.5 本章小结
第4章 外伸端板狗骨式连接节点性能的有限元分析
    4.1 引言
    4.2 端板狗骨式连接节点的有限元模型的建立与性能分析
        4.2.1 单元属性的选取
        4.2.2 选取材料的属性
        4.2.3 建立几何模型
        4.2.4 单元定义及网格划分
        4.2.5 加载并求解
        4.2.6 对结果的研究分析
        4.2.7 试验结果与有限元的对比
    4.3 参数变化对节点性能的影响
        4.3.1 端板厚度对节点性能的影响
        4.3.2 螺栓直径对节点性能的影响
        4.3.3 梁截面高度对节点性能的影响
        4.3.4 改变狗骨所在截面梁翼缘厚度对节点性能的影响
        4.3.5 梁加劲肋对节点性能的影响
        4.3.6 高强螺栓预拉力对节点性能的影响
    4.4 弯矩-转角关系的公式拟合
    4.5 本章小结
第5章 外伸端板狗骨式节点钢框架的性能分析
    5.1 引言
    5.2 有限元模型的建立
    5.3 地震波的选取和调整
    5.4 地震波下两种钢框架的时程分析
        5.4.1 确定地震波及分析单元
        5.4.2 两模型各节点的位移时程分析
        5.4.3 两模型柱底剪力的对比分析
        5.4.4 两模型云图对比分析
    5.5 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献



本文编号：3858223