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现代竹木结构螺栓连接节点理论分析及试验研究

发布时间:2018-03-14 23:02

  本文选题:现代竹木结构 切入点:螺栓节点 出处:《湖南大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:节点连接性能是现代竹木结构中决定性环节之一;而螺栓连接节点又是现代竹木结构中最重要的连接方式之一。本文首先分析螺栓连接原理和木结构设计规范中的螺栓节点,然后建立现代竹结构螺栓连接抗剪承载力公式并用试验数据验证,最后对梁柱框架螺栓连接节点的抗侧力进行理论分析、试验研究以及有限元分析。单螺杆节点理论分析是建立多螺杆节点抗剪承载力计算公式的基础。本文根据单螺杆常见的延性破坏模式,分别从弹性、塑性以及弹塑性的角度对单螺杆节点的抗剪承载力予以分析,并指出每一种方法的优缺点。对于多螺栓连接节点,采用弹性力学的方法证明节点内每个螺杆承担的荷载不均,然后给出多螺栓节点的承载力计算方法。现代竹结构螺栓节点与现代木结构螺栓节点的最大区别在于其构件材性不同,故现代竹结构的研究可参考木结构设计规范。本文详细分析了现行的中国GB规范、美国NDS规范以及欧盟Eurocode5规范中木结构螺栓连接抗剪承载力计算公式的来源,并对计算公式中关键的材性参数予以分析对比。其后分别介绍中、美、欧现行木结构设计规范对螺栓节点的构造要求。现代竹结构螺栓节点设计主要涉及螺栓节点的抗剪承载力计算及其构造要求。本文选取Johansen屈服理论作为基础,参考美国NDS规范、欧盟Eurocode5规范,给出现代竹结构螺栓连接节点抗剪承载力计算公式,并引用相关试验数据验证其正确性。对于现代竹结构螺栓节点的合理构造,在没有足够试验数据的情况下,建议参考现行木结构设计规范要求。从现代竹结构工程中选取具有代表性的4榀梁柱螺栓节点框架,进行单调及往复的抗侧力试验研究,给出了梁柱框架的荷载-位移曲线、荷载-转角曲线以及节点中螺杆的弯曲形态。其后对梁柱框架单调加载试验进行承载力分析及荷载位移曲线模拟;对梁柱框架往复加载试验分别从耗能能力,试件强度、刚度,延性等方面予以分析。选择合适的单元类型及材性参数,采用ANSYS建立Glubam梁柱框架模型,根据试验条件对框架模型施加相应的约束和荷载,得到梁柱框架的弹性阶段的内力分布。有限元分析结果与试验结果大致吻合。
[Abstract]:Joint connection performance is one of the decisive links in modern bamboo and wood structure, and bolt connection joint is one of the most important connection modes in modern bamboo and wood structure. Then the shear bearing capacity formula of modern bamboo bolted connection is established and verified by test data. Finally, the lateral force of Liang Zhu frame bolt connection joint is analyzed theoretically. Experimental study and finite element analysis. The theoretical analysis of single screw joint is the basis of the calculation formula of shear capacity of multi-screw joint. In this paper, according to the common ductile failure mode of single screw, The shear bearing capacity of single screw joints is analyzed from the angles of plasticity and elastoplasticity, and the advantages and disadvantages of each method are pointed out. For multi-bolted joints, the elastic mechanics method is used to prove that the load of each screw in the joints is uneven. Then the bearing capacity calculation method of multi-bolted joints is given. The biggest difference between modern bamboo bolted joints and modern wood bolted joints is that the material properties of the components are different. Therefore, the study of modern bamboo structure can be referred to the design code of wood structure. This paper analyzes in detail the source of the calculation formula of shear capacity of bolt connection of wood structure in China GB Code, NDS Code of the United States and Eurocode5 Code of European Union. The key parameters of the calculation formula are analyzed and compared. The design of bolt joints in modern bamboo structures is mainly concerned with the calculation of shear bearing capacity of bolt joints and their structural requirements. This paper selects Johansen yield theory as the basis, and refers to the NDS Code of the United States. According to the Eurocode5 Code of EU, the formula for calculating the shear capacity of bolted connection joints of modern bamboo structures is given, and the validity of these formulas is verified by using relevant test data. For the reasonable construction of bolt joints of modern bamboo structures, without sufficient test data, It is suggested that four representative Liang Zhu bolted joint frames should be selected from the modern bamboo structure engineering according to the requirements of the current design code for wood structures, and the load-displacement curves of Liang Zhu frame are given. The load-rotation curve and the bending shape of screw in the joint. Then, the load-bearing capacity analysis and load-displacement curve simulation of the monotone loading test of Liang Zhu frame were carried out, and the reciprocating loading test of Liang Zhu frame was carried out from the energy dissipation capacity, the strength of the specimen, the stiffness of the specimen, respectively. The ductility and other aspects are analyzed. The appropriate element type and material property parameters are selected, and the Glubam Liang Zhu frame model is established by using ANSYS. According to the test conditions, the frame model is subjected to corresponding constraints and loads. The distribution of internal forces in the elastic stage of Liang Zhu frame is obtained. The results of finite element analysis are in good agreement with the experimental results.
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TU366

【参考文献】

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本文编号:1613308

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