带支撑的钢框架梁柱节点的力学性能研究

论文摘要

钢结构的梁柱连接节点可分为刚性连接节点、理想铰接节点和半刚性连接节点。而在多高层钢结构建筑中比较常用钢框架-支撑结构体系来提高结构侧向刚度及承载力，钢框架-支撑结构即在部分框架梁柱间布置支撑杆件，继而通过框架体系与支撑体系共同作用形成双重抗侧力结构体系。1994年美国的北岭地震和1995年日本兵库县的阪神地震中发现，钢结构建筑的破坏大部分表现为梁柱连接处节点的破坏，而梁柱连接节点的设计在整个结构设计中是最重要的环节之一，节点连接的可靠性直接影响着结构体系的整体性能。节点加上支撑后，会影响节点区域的应力分布、应变分布、刚度以及承载力，甚至是抗震性能，本文利用ANSYS有限元分析软件对梁柱连接节点建立了是否带支撑的全焊刚性节点和腹板双角钢半刚性节点的模型，分析比较了支撑对梁柱节点区域应力分布的影响,应力应变分布特征、承载力的变化以及滞回性能的影响。并进一步进行了以柱端施加的轴力大小、角钢的厚度、节点板的厚度变化为参数的参数分析，得出以下结论：全焊刚性节点和腹板双角钢半刚性节点加上支撑后，较大幅度的提高了节点的刚度和承载力，有效的转移了塑性铰，但在反复荷载作用下，节点的延性减小，滞回性能和耗能能力有所下降，但降低的幅度较小。柱端施加的轴力增大时，节点的刚度和承载力减小，延性增大，耗能能力增强；角钢和节点板的厚度增大时，节点的刚度和承载力增大，同时延性有所降低，但降低的幅度比较小。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外钢结构节点的研究状况
• 1.2.1 刚性节点的研究状况
• 1.2.2 半刚性节点研究状况
• 1.2.3 钢结构支撑的研究概况
• 1.2.4 最新研究动态
• 1.3 梁柱节点的研究方法及存在的不足
• 1.4 本人的研究方法和内容
• 第2章 钢结构节点的基本理论
• 2.1 钢结构节点的连接分类
• 2.1.1 梁柱节点的分类
• 2.1.2 支撑与梁柱连接的分类
• 2.1.3 支撑的布置方式
• 2.2 钢结构节点连接的构造
• 2.3 梁柱节点的受力性能和约束关系
• 2.4 规范的规定
• 2.4.1 规范对节点的基本规定
• 2.4.2 规范对支撑的基本规定
• 2.5 梁柱节点的计算分析方法
• 2.5.1 刚性节点
• 2.5.2 半刚性节点
• 第3章 梁柱节点有限元模型的建立
• 3.1 ANSYS 有限元分析简述
• 3.1.1 有限元单元的选取
• 3.1.2 非线性分析
• 3.1.3 有限元分析的典型步骤
• 3.2 有限元模型的建立
• 3.2.1 选取本构模型
• 3.2.2 ANSYS 分析中的几个关键问题
• 3.2.3 程序中的加载制度
• 3.2.4 破坏准则的确定
• 3.2.5 梁柱节点有限元模型
• 第4章 梁柱节点的力学性能分析
• 4.1 边界条件、加载方式及有限元分析内容
• 4.2 节点有限元计算结果与分析
• 4.2.1 关键部位的应力分布
• 4.2.2 梁端单调加载分析
• 4.2.3 节点的滞回性能分析
• 4.3 参数变化对节点连接性能的影响
• 4.3.1 柱的轴向压力变化
• 4.3.2 角钢厚度的变化
• 4.3.3 节点板厚度的变化
• 4.4 本章小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A（攻读学位期间所发表的学术论文目录）