一种新型装配式钢结构节点的力学性能分析

发布时间：2017-08-08 09:09

  本文关键词：一种新型装配式钢结构节点的力学性能分析

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【摘要】：ConXL节点是一种施工快速,标准化制造,绿色环保的新型装配式节点。根据国内钢结构设计规范,本文对该节点进行“本土化”的改进,对节点的螺栓间距、位置以及连接板的构造进行重新设计和布置,利用Abaqus进行非线性有限元分析,考察改进后装配式节点在单调荷载和低周反复荷载作用下的力学性能,及柱壁厚度、翼缘套板厚度t1和翼缘套板厚度t2这3个参数对该新型梁柱装配式节点受力性能的影响,并进一步研究梁端圆弧削弱深度e和削弱段长度d对节点受力性能的影响,确定合适的削弱范围。通过充分的有限元分析,得到如下结果:(1)新型装配式节点的破坏发生在梁端圆弧削弱处,符合“强柱弱梁”,“强节点弱构件”的设计理念,且具备良好的抗震性能。加大柱截面能较明显地提高节点的强度和梁柱整体的稳定性。对于该新型节点,综合考虑经济性,箱型方钢管柱高厚比应该控制在22-25左右较为合适。(2)合理地增加梁端翼缘套板厚度t1,可以有效地增加节点的承载能力,改善节点域处受力状况,减缓节点刚度退化速度,经比较梁端翼缘套板高厚比h/t1控制在8.5~10.3之间比较合适。增大梁端翼缘套板厚度t2,能够改善试件的抗震性能和承载力,通过比较梁端翼缘套板高厚比h/t2控制在14.7-17.2时较为合适。(3)合适的翼缘削弱深度e和削弱段长度d既需要保证节点的承载力,又能使塑性铰位置尽量远离节点连接处,分析认为削弱深度与翼缘宽度比值建议在0.2-0.225之间,削弱段长度与钢梁高度的比值建议在0.70-0.80之间,既能保证节点的承载力,同时也能保证节点安全。
【关键词】：新型装配式节点 钢结构 有限元分析 受力性能
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU391
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 国内外装配式钢结构节点的研究与发展现状10-11
• 1.2.1 国内装配式钢结构体系的研究与发展现状10-11
• 1.2.2 国外装配式钢结构体系的研究与发展现状11
• 1.3 美国Conxtech框架体系介绍11-16
• 1.3.1 ConX框架体系11-12
• 1.3.2 ConX框架体系的优势12-13
• 1.3.3 ConX框架体系与BIM技术的融合13-16
• 1.4 本文研究内容和目的16-19
• 1.4.1 研究目的16
• 1.4.2 研究内容16-19
• 2 改进后新型装配式节点设计19-23
• 2.1 改进后新型装配式节点的构造19
• 2.2 改进后新型装配式节点尺寸设计19-20
• 2.3 改进后新型装配式节点设计步骤20-22
• 2.4 本章小结22-23
• 3 新型装配式钢结构节点有限元理论及模型建立23-31
• 3.1 有限元软件的选择23-24
• 3.1.1 有限元方法简介23
• 3.1.2 有限元分析方法的理论基础23-24
• 3.2 材料参数24-25
• 3.3 单元选取网格划分25-27
• 3.3.1.单元选取25-26
• 3.3.2 网格划分26-27
• 3.4 接触问题27
• 3.5 边界条件及加载制度27-30
• 3.5.1 边界条件27-28
• 3.5.2 加载制度28-29
• 3.5.3 分析步骤29-30
• 3.6 本章小结30-31
• 4 新型梁柱装配式节点设计参数分析31-61
• 4.1 有限元方法检验31-32
• 4.2 节点破坏模式分析32-34
• 4.3 新型装配式钢结构节点参数试件设计34-35
• 4.4 柱厚度t对节点力学性能的影响分析35-44
• 4.4.1 单调荷载作用下应力云图35-36
• 4.4.2 单调荷载作用下荷载.位移曲线36-37
• 4.4.3 低周反复荷载作用下应力云图37-40
• 4.4.4 低周反复荷载作用下滞回曲线40-42
• 4.4.5 低周反复荷载作用下骨架曲线42
• 4.4.6 低周反复荷载作用下延性系数与耗能系数42-44
• 4.5 梁端翼缘套板厚度t1对节点力学性能的影响分析44-52
• 4.5.1 单调荷载作用下应力云图44-46
• 4.5.2 单调荷载作用下荷载.位移曲线46
• 4.5.3 低周反复荷载作用下应力云图46-50
• 4.5.4 低周反复荷载作用下滞回曲线50
• 4.5.5 低周反复荷载作用下骨架曲线50-51
• 4.5.6 低周反复荷载作用下延性系数与耗能系数51-52
• 4.6 梁端翼缘套板厚度t2对节点力学性能的影响分析52-59
• 4.6.1 单调荷载作用下应力云图52-53
• 4.6.2 单调荷载作用下荷载.位移曲线53-54
• 4.6.3 低周反复荷载作用下应力云图54-57
• 4.6.4 低周反复荷载作用下滞回曲线57-58
• 4.6.5 低周反复荷载作用下骨架曲线58
• 4.6.6 低周反复荷载作用下延性系数与耗能系数58-59
• 4.7 本章小结59-61
• 5 梁端圆弧削弱对新型节点受力性能的影响分析61-74
• 5.1 削弱深度e对节点性能的影响61-67
• 5.1.1 弹性阶段的有限元分析结果62-63
• 5.1.2 塑性阶段的有限元分析结果63-67
• 5.1.3 削弱深度对节点承载力的影响67
• 5.2 削弱段长度d对节点性能的影响67-72
• 5.2.1 弹性阶段的有限元分析结果68-69
• 5.2.2 塑性阶段的有限元分析结果69-71
• 5.2.3 削弱深度对节点承载力的影响71-72
• 5.3 本章小结72-74
• 6 结论与展望74-77
• 6.1 本文结论74-75
• 6.2 展望及建议75-77
• 致谢77-79
• 参考文献79-83
• 攻读硕士学位期间发表的学术成果与奖励83

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