论文摘要
梁、柱之间的连接节点是钢框架结构中的关键部位,传统T形件连接节点的设计思想是在框架梁中形成塑性铰,以此消耗能量,但节点破坏后修复非常困难,且成本较高。为此研究者提出了设置垫板的梁-柱T形件连接节点,该节点是一种新型节点,其主要特点是：将与梁下翼缘相连的T形件作为耗能元件,在T形件翼缘和柱之间设置垫板,使T形件翼缘能向正反两个方向发生弯矩屈服。梁上翼缘作为转动中心不发生较大位移从而保护主体结构不发生破坏,耗能元件位于梁下翼缘,易于更换,便于修复。本文主要研究设置垫板的T形件连接节点在单向和循环加载下的力学性能,主要工作和成果如下：（1）采用有限元软件ABAQUS对相似T形件连接和设置垫板的T形件连接节点进行数值模拟,并与试验结果对比,证明了有限元模型的有效性及适用性,并探讨了此新型连接节点的破坏模式,关键部位的应力分布和发展规律。分析结果表明,设置垫板的下T形件受拉时,节点在下T形件翼缘根部和螺栓中心线处形成塑性铰；受压时,节点在下T形件翼缘根部和垫板边缘处形成塑性铰。破坏时,最大受力和变形均发生在下T形件翼缘根部,其他构件受力相对较小,能保证节点以梁上翼缘为转动中心从而保护主体结构不至破坏。（2）采用ABAQUS软件分析了16个系列共40个设置垫板的T形件连接节点试件的静力性能及滞回性能,研究了各几何参数和物理参数对此新型节点力学性能的影响。计算结果表明：下T形件翼缘厚度、钢梁截面高度和下T形件翼缘上螺栓的竖向间距对设置垫板的梁柱节点初始刚度和承载力影响显著；垫板宽度仅影响此新型连接节点的负向受力性能；上T形件翼缘厚度、钢梁和钢柱翼缘及腹板厚度、螺栓预紧力及直径、摩擦系数等其他因素对设置垫板的新型连接节点的力学性能影响较小。（3）采用组件法,综合考虑了T形件变形（包括T形件翼缘受弯、螺栓受拉、T形件腹板拉伸）、柱腹板变形和柱翼缘变形,提出了适用于此新型梁柱连接节点初始转动刚度的理论计算模型。通过算例验证,证明了该模型的可靠性。最后,对设置垫板的梁-柱T形件连接节点的设计提出了相关建议。
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摘要Abstract第一章 绪论1.1 课题研究背景及意义1.1.1 课题背景1.1.2 设置垫板的梁-柱T形件连接节点的提出1.2 国内外研究现状1.2.1 试验研究1.2.2 有限元模拟1.3 本文研究工作1.3.1 研究内容1.3.2 研究方法第二章 有限元模型建立及有效性验证2.1 有限元程序及分析方法2.1.1 有限元程序的选取2.1.2 材料力学性质2.1.3 三维实体单元的选取及网格划分2.1.4 ABAQUS几何非线性的基本方法2.1.5 ABAQUS中接触的定义2.2 模型验证2.3 试验介绍2.4 有限元模型的建立2.4.1 材料特性2.4.2 单元选取及网格划分2.4.3 边界条件及加载制度2.5 试验结果和有限元结果的比较2.6 本章小结第三章 设置垫板的T形件连接节点力学性能数值分析3.1 破坏准则3.2 BASE试件受力分析3.2.1 BASE试件单调加载性能3.2.2 BASE试件往复加载性能3.3 BASE试件应力分析3.3.1 BASE试件正向单调应力分析3.3.2 BASE试件负向单调应力分析3.4 设置垫板的梁-柱T形件连接节点的破坏模式3.5 本章小结第四章 参数变化对设置垫板的梁-柱T形件连接节点性能的影响4.1 TTFT系列试件4.2 TTFB系列试件4.3 TTW系列试件4.4 TBW系列试件4.5 TBF系列试件4.6 BH系列试件4.7 TCW系列试件4.8 TCF系列试件4.9 HC系列试件4.10 BIP系列试件4.11 ST系列试件4.12 FC系列试件4.13 BD系列试件4.14 S1系列试件4.15 S2系列试件4.16 BP系列试件4.17 本章小结第五章 设置垫板的梁-柱T形件连接节点的初始转动刚度5.1 节点初始转动刚度5.2 力学模型5.3 受拉组件部分刚度5.3.1 T形件翼缘受弯5.3.2 T形件腹板拉伸5.3.3 螺栓受拉5.3.4 柱子翼缘受弯5.3.5 受拉组件刚度整合5.4 柱子腹板部分刚度5.4.1 柱腹板受压5.4.2 柱腹板受拉5.4.3 柱腹板受剪5.4.4 柱腹板整体效应5.5 力学模型验证5.6 本章小结结论与展望1 主要结论2 设计建议3 有待进一步硏究的建议参考文献致谢个人简历作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文及成果
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