冷弯薄壁型钢梁柱节点性能研究

论文摘要

由于冷弯薄壁轻钢龙骨结构体系的特殊构造,如果按节点刚接的框架提取力学模型,将高估结构的承载能力;而如果按节点铰接的排架提取力学模型,将偏于不安全。因此,应在结构的设计和分析中考虑真实的连接。本文设计了一种以自攻螺钉为连接方式的冷弯薄壁型钢梁柱节点,采用ABAQUS有限元软件,在考虑材料的非线性下,研究了节点的性能,主要内容如下:（1）影响节点的初始刚度和弯矩承载力的因素有连接板的厚度和加劲板,但是,加劲板对节点的影响较小。（2）冷弯薄壁型钢梁柱节点的M-θ曲线表明:节点的相对转角和弯矩关系均在M-θ坐标轴范围内,这种现象证明了节点的半刚性。（3）冷弯薄壁型钢梁柱节点破坏模式主要分为两类:粱上集中荷载作用处的最大应力达到极限抗拉强度和柱腹板上螺钉孔洞周边最大应力达到极限抗拉强度。（4）节点的极限承载力随着板的厚度增加而减少。当连接板厚在0.5mm～1.0mm之间以及1.5mm～2.0mm变化时,极限承载力变化不大。但当连接板厚从1.0mm变化至1.5mm时,极限承载力变化显著。（5）在板厚t≤1.0mm,节点在弹性阶段时,节点的最大应力出现在螺钉上,但是,继续加载到极限荷载时,节点进入塑性状态工作时,却是梁的最大应力首先达到极限抗拉强度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 冷弯薄壁型钢材料的特点和优势
• 1.3 国内外研究概况
• 1.4 冷弯薄壁型钢现行设计方法及存在的问题
• 1.5 论文研究的目的、意义、主要工作和内容
• 1.5.1 论文的目的和意义
• 1.5.2 论文的主要工作和内容
• 第2章 冷弯薄壁型钢结构节点的设计方法
• 2.1 冷弯薄壁型钢的结构形式及其应用
• 2.1.1 冷弯薄壁C型钢龙骨体系
• 2.1.2 冷弯薄壁型钢析架体系
• 2.1.3 格构式刚架体系
• 2.2 冷弯薄壁型钢结构节点的连接方式
• 2.3 冷弯薄壁型钢结构的节点计算
• 2.3.1 欧洲规范中梁柱连接的设计和计算方法
• 2.3.2 美国连接设计规范
• 2.3.3 日本连接规范
• 2.4 本章小节
• 第3章 非线性有限元分析
• 3.1 问题的提出
• 3.2 非线性分析理论
• 3.3 有限元分析理论基础及其软件
• 3.3.1 有限元分析的理论
• 3.3.2 有限元分析的方法
• 3.3.3 有限元分析软件ABAQUS
• 3.4 有限元分析模型的建立
• 3.4.1 单元的选取和网格的划分
• 3.4.2 材料模型的设定
• 3.4.3 几何建模及单元划分
• 3.5 加载并求解
• 3.6 本章小结
• 第4章 冷弯薄壁型钢结构节点的有限元分析
• 4.1 研究的连接方式
• 4.2 建模计算
• 4.3 计算结果及其分析
• 4.3.1 计算结果
• 4.3.2 节点的破坏方式
• 4.3.3 节点应力分布及扩展趋势
• 4.3.4 节点的极限承载力
• 4.3.5 节点的弯矩M-θ曲线
• 4.4 算例
• 4.5 本章小节
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢