【摘要】：20世紀(jì)以來(lái),特別是近半個(gè)世紀(jì),鋼結(jié)構(gòu)在國(guó)內(nèi)外得到了各種工業(yè)與民用建筑的廣泛工程應(yīng)用。研究表明,梁柱節(jié)點(diǎn)是鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中十分關(guān)鍵的部分,直接關(guān)系到整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能。傳統(tǒng)焊接連接節(jié)點(diǎn)由于容易出現(xiàn)脆性破壞,因此在地震發(fā)生過后,節(jié)點(diǎn)破壞常常也會(huì)導(dǎo)致整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)變形甚至倒塌。因此,學(xué)者們對(duì)鋼框架節(jié)點(diǎn)提出了多種新型的連接方式,其目的在于提高鋼結(jié)構(gòu)框架的抗震性能。本文研究的梁高不等的矩形鋼管柱外傳力式節(jié)點(diǎn)是基于工程加固提出的一種改進(jìn)型節(jié)點(diǎn),它通過對(duì)矩形鋼管柱相鄰的不等高梁梁翼緣間增設(shè)傳力件來(lái)實(shí)現(xiàn)繞過柱子傳遞應(yīng)力。本文系統(tǒng)的研究了該新型節(jié)點(diǎn)及其空間框架的抗震性能,為工程加固提供理論基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)。主要進(jìn)行了以下工作:(1)對(duì)等高梁傳統(tǒng)節(jié)點(diǎn)和外傳力節(jié)點(diǎn)進(jìn)行單調(diào)加載有限元模擬分析,得到兩種節(jié)點(diǎn)的破壞模式與荷載位移曲線,并且與已有等高梁靜力試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析以驗(yàn)證有限元模型的正確性,此后用相同建模方式對(duì)不等高梁傳統(tǒng)節(jié)點(diǎn)及外傳力節(jié)點(diǎn)的角柱、邊柱、中柱進(jìn)行單調(diào)加載有限元模擬分析,對(duì)比其破壞形態(tài)及荷載位移曲線。結(jié)果表明:傳統(tǒng)節(jié)點(diǎn)與外傳力節(jié)點(diǎn)的有限元模型的破壞模式均與試驗(yàn)一致,兩者的承載力均比試驗(yàn)值略有提高,驗(yàn)證了有限元模型的正確性;不等高梁外傳力節(jié)點(diǎn)與傳統(tǒng)節(jié)點(diǎn)相比,應(yīng)力分布的均勻程度有明顯的改善,而中柱節(jié)點(diǎn)的改善程度也最為明顯,單調(diào)加載下達(dá)到有效延緩梁柱連接位置脆性破壞的目的。(2)使用ANSYS有限元軟件,對(duì)不等高梁傳統(tǒng)節(jié)點(diǎn)及外傳力節(jié)點(diǎn)進(jìn)行低周循環(huán)加載,得到了兩者的von Mises應(yīng)力云圖、滯回曲線、骨架曲線、節(jié)點(diǎn)域的應(yīng)力分布等,對(duì)比分析了兩者的破壞形態(tài)、承載性能、耗能能力、強(qiáng)度及剛度退化系數(shù)、延性性能、塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能力、應(yīng)力路徑等抗震性能的指標(biāo)。結(jié)果表明:外傳力不等高梁節(jié)點(diǎn)與傳統(tǒng)不等高梁節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力分布相比,外傳力節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)了塑性應(yīng)力重分布,應(yīng)力分布不再集中在梁柱連接處,而是轉(zhuǎn)移到外傳力件上,并且其具有更好的耗能能力、延性性能及塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能力,強(qiáng)度及剛度退化更慢,梁柱連接位置的應(yīng)力明顯下降,峰值應(yīng)力外移至外傳力件以外的地方,達(dá)到了延緩節(jié)點(diǎn)破壞的目的。(3)對(duì)不等高梁傳統(tǒng)節(jié)點(diǎn)及外傳力節(jié)點(diǎn)的斷裂特性進(jìn)行對(duì)比分析,分析節(jié)點(diǎn)的內(nèi)隔板、梁柱連接端部、外傳力件及外傳力件梁連接區(qū)域的等效塑性應(yīng)變指數(shù),并取關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明:增設(shè)外傳力件后,梁柱連接區(qū)域的等效塑性應(yīng)變指數(shù)有明顯降低,峰值轉(zhuǎn)移至外傳力件及相連及其末端與梁翼緣連接的邊緣,明顯改善梁柱節(jié)點(diǎn)斷裂特性。(4)使用ANSYS有限元軟件,通過改變傳力件寬度、蓋板厚度、異形傳力件腹板厚度以及傳力件至矩形鋼管柱距離的四種參數(shù),對(duì)外傳力不等高梁節(jié)點(diǎn)進(jìn)行抗震性能有限元分析,得到了各參數(shù)改變下的應(yīng)力云圖、滯回曲線、骨架曲線以及應(yīng)力分布狀況等。為使得外傳力不等高梁節(jié)點(diǎn)具有良好的抗震性能,通過對(duì)比同一參數(shù)變化下由上述結(jié)果得出的各項(xiàng)抗震性能的指標(biāo),確定了傳力件寬度、蓋板厚度、異形傳力件腹板厚度以及傳力件至矩形鋼管柱距離的合理取值范圍。(5)通過對(duì)梁高相等及梁高不相等的兩組空間框架的中柱節(jié)點(diǎn)在增設(shè)傳力件前與增設(shè)傳力件后的抗震性能進(jìn)行有限元分析,得到了兩組空間框架的應(yīng)力云圖、滯回曲線、骨架曲線、應(yīng)力路徑等,對(duì)比分析由上述結(jié)果得出兩組框架的各項(xiàng)抗震性能的指標(biāo)。結(jié)果表明:增設(shè)外傳力件后的空間框架的中柱節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)了塑性應(yīng)力重分布,應(yīng)力峰值出現(xiàn)在外傳力件以外的地方,延緩了節(jié)點(diǎn)的破壞,并且具有更好的耗能能力、延性性能以及塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能力,表現(xiàn)出良好的抗震性能,可以為此后實(shí)際工程加固改造提供參考。
【學(xué)位授予單位】：廣州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU352.11;TU392.3
【圖文】：

種方式 [20]：一般認(rèn)為在連接受力狀態(tài)下，梁柱軸線間夾轉(zhuǎn)動(dòng)，該連接不僅把梁端剪力傳遞給柱身，而且柱接彈性剛度不比構(gòu)件彈性剛度小，在實(shí)際應(yīng)用中，的 90%或以上，那么就可認(rèn)為是剛性連接 而傳統(tǒng)為栓焊混合型連接節(jié)點(diǎn)和全焊接連接節(jié)點(diǎn) 如下連接節(jié)點(diǎn) （b）全焊

影響成為了研究的熱點(diǎn)，特別是新型延性節(jié)點(diǎn)的數(shù)值分析和試驗(yàn)研究 而研究一般采取以下兩種方法來(lái)改善鋼框架梁柱剛性節(jié)點(diǎn)的連接性能 一為加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)（即節(jié)點(diǎn)的局部加強(qiáng)），如蓋板加強(qiáng)型 腋板加強(qiáng)型 肋板加強(qiáng)型等,第二種為削弱型節(jié)點(diǎn)，主要分為翼緣削弱和腹板削弱兩大類 該兩類節(jié)點(diǎn)均能提高節(jié)點(diǎn)的延性性能，實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)，弱構(gòu)件”的延性設(shè)計(jì)理念 1.3.1 削弱型鋼框架梁柱節(jié)點(diǎn)（1）梁端翼緣削弱型節(jié)點(diǎn)翼緣削弱式節(jié)點(diǎn)（Reduced Beam Section）,又稱為狗骨式節(jié)點(diǎn)[29] 至 94 年北嶺地震后，其研究一直非�；钴S，是改善鋼框架梁柱節(jié)點(diǎn)抗震性能的主要形式之一 其原理是對(duì)在梁端一定距離的上下翼緣進(jìn)行削弱，迫使塑性鉸離開受力復(fù)雜而脆弱的焊縫區(qū)域，出現(xiàn)在梁段上，使鋼材充分發(fā)揮其塑性性能，從而使梁柱節(jié)點(diǎn)的塑性鉸增大，實(shí)現(xiàn)延性破壞 狗骨式節(jié)點(diǎn)根據(jù)其的削弱形狀的不同，主要分為 3 種類型[30]：錐型 直線型 圓弧型 如下圖 1-2 所示

【參考文獻(xiàn)】

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1 陶長(zhǎng)發(fā);孫國(guó)華;何若全;唐大林;姜圣鈺;;蓋板加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)鋼框架子結(jié)構(gòu)抗震性能試驗(yàn)研究[J];建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào);2015年06期

2 楊應(yīng)華;師夢(mèng)塵;;翼緣削弱型端板連接節(jié)點(diǎn)抗震性能分析[J];地震工程與工程振動(dòng);2015年02期

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本文編號(hào)：2735798