顶底角钢半刚性节点的试验与理论分析

论文摘要

当前,随着钢结构应用日趋广泛,人们对钢结构节点的研究也日趋深入。半刚性节点由于其较好的耗能能力而成为众多研究者们的一个重要的研究课题。且在工程实际中,完全刚接及理想铰结的节点也是不存在的,因此,在钢框架节点设计过程中应充分考虑节点半刚性的影响。本文首先介绍了半刚性节点研究的背景及现状,在已有资料的基础之上,针对半刚性连接作了较为深入的研究；其次,通过理论受力分析和推导,得出半刚性节点连接下,考虑轴力和剪切变形共同影响下的梁单元弹性刚度方程。再次,通过试验及有限元分析来研究顶底角钢连接的半刚性节点性能,并通过有限元软件来分析得出影响顶底角钢连接的半刚性节点性能的因素有哪些,从而拟合出关于弯矩与转角关系的公式。最后,结合一单跨两层半刚性框架模型,分析转动刚度及扭转刚度对该框架结构性能的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 引言
• 1.1 选题背景及意义
• 1.1.1 选题背景
• 1.1.2 研究的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国内研究现状
• 1.2.2 国外研究现状
• 1.3 本文的主要内容及技术路线图
• 1.3.1 本文的主要研究内容
• 1.3.2 技术路线框架图
• 第2章 半刚性连接梁单元的弹性刚度方程
• 2.1 引言
• 2.2 方程的一般形式
• 2.2.1 受拉梁单元
• 2.2.2 受压梁单元
• 2.2.3 方程的级数展开
• 2.3 方程的特殊形式
• 2.3.1 忽略剪切变形的影响
• 2.3.2 忽略轴力的影响
• 2.3.3 忽略轴力和剪切变形的影响
• 2.4 方程的应用示例
• 2.4.1 半刚性节点悬挑梁
• 2.4.2 刚性悬挑梁
• 2.4.3 对比
• 2.5 结论
• 第3章 顶底角钢半刚性连接节点的理论推导与试验研究
• 3.1 转角的定义
• 3.2 试验研究
• 3.2.1 试验方案的确定
• 3.2.2 试验加载及数据采集方法
• 3.3 试验现象和试验结果
• 3.4 试验结果的分析与讨论
• 3.5 试件弯矩—转角曲线
• 第4章 顶底角钢半刚性连接节点性能的分析
• 4.1 引言
• 4.2 ANSYS有限元分析软件简介
• 4.3 顶底角钢半刚性连接节点的有限元模型的建立与性能分析
• 4.3.1 选择单元属性
• 4.3.2 几何模型的建立
• 4.3.3 材料属性的定义
• 4.3.4 单元网格的划分
• 4.3.5 定义接触单元
• 4.3.6 创建并划分预紧截面
• 4.3.7 加载与求解设置
• 4.3.8 结果分析
• 4.4 影响节点性能的因素分析
• 4.4.1 角钢厚度的影响
• 4.4.2 螺栓直径的影响
• 4.4.3 螺栓间距的影响
• 4.4.4 梁高的影响
• 4.4.5 梁腹板加劲肋的影响
• 4.4.6 高强螺栓预拉力的影响
• 4.5 弯矩—转角关系的公式拟合
• 第5章 半刚性连接钢框架的有限元分析
• 5.1 引言
• 5.2 有限元建模
• 5.2.1 选择单元属性
• 5.2.2 有限元模型的建立
• 5.3 加载及求解设置
• 5.4 对比分析
• 5.4.1 简谐荷载
• 5.4.2 突加荷载
• 5.5 结论
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献