圆管柱-H型钢梁刚性连接点抗震性能的研究

发布时间：2017-05-04 13:03

  本文关键词：圆管柱-H型钢梁刚性连接点抗震性能的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文选用栓焊混合连接节点,根据现行规范、规程的相关要求,计算确定了研究模型的各个尺寸,并运用ABAQUS软件对圆钢管-H型钢梁刚性连接点的抗震性能进行研究,并根据试验结果,通过滞回曲线、骨架曲线、节点延性系数、强度退化、刚度退化和耗能能力等几项抗震性能评价指标,细致分析了节点抗震性能的影响规律。主要研究内容有为以下几点:(1)利用ABAQUS有限元分析软件对边柱,中柱,角柱三种连接形式的节点,在低周反复荷载作用下的抗震性能进行对比研究,经过分析得出,中柱的各项指标则介于两者之间且偏于安全。在实际工程应用中,可针对各个不同节点形式的不足之处予以加强,以达到有效加强节点抗震性能的效果。(2)通过改变轴压比,施加静力荷载和循环往复荷载,来研究不同轴压比对节点抗震性能的影响,并验证是否需要考虑轴压力的影响,经过分析得出,规范中梁柱刚性连接承载力计算公式中不考虑轴压力的影响是合理的,然则轴压比对节点的抗震性能还是有一定的影响的,只是影响较小。(3)通过改变外环板的宽度、厚度以及圆弧半径的尺寸,来研究各参数对该类节点抗震性能的影响,整理得出:外环板厚度的增加会提高节点的承载能力以及抗震性能,但是达到一定程度以后,外环板厚度越大,节点的抗震性能反而减小;外环板宽度的增加会提高节点的承载能力以及抗震性能,并提出针对本文节点设计尺寸,外环板的宽度在115-135mm附近取值较好,外环板圆弧半径在455-547mm附近取值较安全且经济,故而在节点的抗震设计中,满足节点的承载能力的同时,选择较小的外环板厚度和宽度。
【关键词】：圆管柱 H型钢梁 ABAQUS有限元 节点 抗震性能
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU352.11;TU392
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-19
• 1.1 课题研究背景及意义11-12
• 1.1.1 课题来源11
• 1.1.2 课题研究意义11-12
• 1.2 钢结构的特点和应用12-13
• 1.2.1 钢结构的特点12
• 1.2.2 钢结构的应用12-13
• 1.3 钢节点的连接形式及破坏形态13-16
• 1.3.1 梁柱连接形式13-14
• 1.3.2 圆管柱与H型钢梁连接形式14-15
• 1.3.3 节点的破坏形态15-16
• 1.4 国内外研究现状16-18
• 1.4.1 国内研究现状16-17
• 1.4.2 国外研究现状17-18
• 1.5 本文研究的内容18-19
• 2 有限元分析软件及相关理论的介绍19-30
• 2.1 ABAQUS有限元软件概述19
• 2.2 钢材的本构关系和塑性理论19-24
• 2.2.1 钢材的本构关系19-20
• 2.2.2 Q345的本构关系20-22
• 2.2.3 塑性力学的基本法则22-24
• 2.3 ABAQUS常用模块功能简介24-27
• 2.3.1 Part（部件）模块24
• 2.3.2 Property（特性）模块24
• 2.3.3 Assembly（装配）模块24-25
• 2.3.4 Step（分析步）模块25
• 2.3.5 Interaction（相互作用）模块25-26
• 2.3.6 Load（荷载）模块26
• 2.3.7 Mesh（网格）模块26
• 2.3.8 Job（分析作业）模块26-27
• 2.4 本文ABAQUS模型参数的确定27-29
• 2.4.1 设置分析步27
• 2.4.2 划分网格27
• 2.4.3 定义约束27
• 2.4.4 定义荷载和边界条件27-29
• 2.5 本章小结29-30
• 3 有限元模型设计30-42
• 3.1 ABAQUS有限元分析模型设计的参考依据30-35
• 3.1.1“强节点弱构件”[35]设计理念30-31
• 3.1.2“强柱弱梁”[35]设计理念31
• 3.1.3 连接节点的屈服承载力要求31-32
• 3.1.4 梁翼缘削弱节点类型节点域厚度计算32-33
• 3.1.5 钢管柱-H型钢梁刚性连接外环板宽度及厚度计算33-35
• 3.1.6 螺栓及剪切板的计算35
• 3.1.7 加劲肋厚度及外伸长度的计算35
• 3.2 模型几何尺寸的确定35-41
• 3.2.1 型钢及尺寸的选取35-36
• 3.2.2 截面几何特性36-37
• 3.2.3 梁端弯矩及剪力37
• 3.2.4 外环板宽度及厚度计算37-38
• 3.2.5 螺栓个数及螺栓的布置38-41
• 3.3 本章小结41-42
• 4 圆管柱-H型钢梁三种不同形式节点的抗震性能42-58
• 4.1 节点模型的建立42-45
• 4.1.1 节点模型的几何尺寸42
• 4.1.2 ABAQUS节点模型参数的确定42-44
• 4.1.3 节点模型的建立及网格划分44-45
• 4.2 抗震性能指标45-48
• 4.2.1 滞回曲线45
• 4.2.2 骨架曲线45-46
• 4.2.3 延性性能46-47
• 4.2.4 耗能能力47
• 4.2.5 承载力退化47-48
• 4.3 节点抗震性能分析48-56
• 4.3.1 应力云图分析48-50
• 4.3.2 滞回曲线分析50-51
• 4.3.3 骨架曲线分析51-52
• 4.3.4 延性性能分析52-53
• 4.3.5 耗能能力分析53-54
• 4.3.6 承载力退化分析54-56
• 4.4 本章小结56-58
• 5 轴压比的改变对节点抗震性能的影响58-74
• 5.1 轴压比配置模型介绍58-59
• 5.2 静载作用下轴压比对节点抗震性能的影响59-60
• 5.3 循环往复荷载作用下轴压比对节点抗震性能的影响60-71
• 5.3.1 应力云图分析60-62
• 5.3.2 滞回曲线分析62-64
• 5.3.3 骨架曲线分析64-66
• 5.3.4 延性性能分析66-67
• 5.3.5 耗能能力分析67
• 5.3.6 承载力退化分析67-71
• 5.4 本章小结71-74
• 6 节点参数对节点抗震性能的影响74-91
• 6.1 外环板厚度的改变对节点抗震性能的影响74-81
• 6.1.1 节点模型的建立74
• 6.1.2 应力云图分析74-76
• 6.1.3 滞回曲线分析76-78
• 6.1.4 骨架曲线分析78-79
• 6.1.5 延性性能分析79-80
• 6.1.6 耗能能力分析80
• 6.1.7 节点的抗震性能80-81
• 6.2 外环板宽度的改变对节点抗震性能的影响81-89
• 6.2.1 节点模型的建立81-82
• 6.2.2 应力云图分析82-83
• 6.2.3 滞回曲线分析83-85
• 6.2.4 骨架曲线分析85-87
• 6.2.5 延性性能分析87
• 6.2.6 耗能能力分析87-88
• 6.2.7 节点的抗震性能88-89
• 6.3 本章小结89-91
• 7 结论与展望91-92
• 7.1 结论91
• 7.2 展望91-92
• 参考文献92-94
• 攻读硕士期间发表学术论文情况94-95
• 致谢95

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