影響方管柱H型鋼梁隔板貫通式節(jié)點(diǎn)承載力的參數(shù)分析

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武漢理工大學(xué) 碩士學(xué)位論文 冷彎方管柱-h型鋼梁節(jié)點(diǎn)連接承載力研究 姓名：吳院生 申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士 專業(yè)：結(jié)構(gòu)工程 指導(dǎo)教師：謝偉平;蔡玉春 20051101 冷彎方管柱-h型鋼梁節(jié)點(diǎn)連接承載力研究 作者：吳院生 學(xué)位授予單位：武漢理工大學(xué) 被引用次數(shù)：4次 參考文獻(xiàn)(40條) 1.karamanlidisd.hgesch-karamanlidsgeometricallyandmateriallynonlinearfiniteelementanalysis ofthin-walledframe:numericalstudies1986(04) 2.舒贛平.孟憲德.王培輕鋼住宅結(jié)構(gòu)體系及其應(yīng)用[期刊論文]-工業(yè)建筑2001(8) 3.管

以鋼管混凝土平面k型節(jié)點(diǎn)為研究對(duì)象,采用三維實(shí)體單元模擬鋼管與混凝土,考慮材料非線性、鋼管與混凝土接觸非線性以及幾何非線性,討論在節(jié)點(diǎn)荷載作用下結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布、塑性發(fā)展、極限承載力和破壞模式,并對(duì)影響節(jié)點(diǎn)承載力的諸參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)分析。根據(jù)參數(shù)分析結(jié)果得出幾點(diǎn)結(jié)論,可為鋼管混凝土桁架節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。

建立波紋腹板h型鋼梁的受力模型,按照板的穩(wěn)定理論分別給出了波紋腹板局部屈曲和整體屈曲的抗剪承載力理論公式,并設(shè)計(jì)4根構(gòu)件進(jìn)行了試驗(yàn)及有限元數(shù)值模擬分析,研究了不同的波紋尺寸、腹板厚度等因素對(duì)構(gòu)件承載力的影響.試驗(yàn)結(jié)果表明:若波紋尺寸設(shè)計(jì)得當(dāng),腹板剪切強(qiáng)度可以達(dá)到甚至超過(guò)鋼材的剪切屈服強(qiáng)度,而有限元方法能夠有效預(yù)測(cè)構(gòu)件承載力和破壞模式.最后結(jié)合理論分析和試驗(yàn)研究提出了波紋腹板h型鋼的設(shè)計(jì)建議.

利用ansys有限元程序,研究了材料非線性條件下兩端固接時(shí)負(fù)公差和初彎曲對(duì)冷彎薄壁型鋼組合方管柱極限承載力的影響。分析結(jié)果表明:冷彎薄壁型鋼組合方管柱中,初始缺陷對(duì)其極限承載力的影響不能忽略;當(dāng)僅存在負(fù)公差時(shí),冷彎薄壁型鋼組合方管柱的極限承載力降低7%~13%;當(dāng)僅存在初彎曲時(shí),冷彎薄壁型鋼組合方管柱的極限承載力降低可達(dá)6%,且初彎曲對(duì)短柱的極限承載力要比對(duì)長(zhǎng)柱的影響小。當(dāng)同時(shí)存在初彎曲和負(fù)公差時(shí),柱的極限承載力降低不是兩種影響的簡(jiǎn)單相加。

為研究波紋腹板h型鋼梁的受彎性能,首先對(duì)其進(jìn)行理論分析,得出波紋腹板h型鋼梁的承載力完全由上、下翼緣提供,腹板不承擔(dān)彎曲正應(yīng)力,并提出受彎承載力的理論計(jì)算式。設(shè)計(jì)完成2個(gè)試件的受彎承載力試驗(yàn),得到了試件的荷載-位移曲線、極限荷載和破壞形態(tài)等。試驗(yàn)結(jié)果證明了所提出理論分析模型的正確性,并驗(yàn)證了所提出的承載力計(jì)算式是安全合理的。為了進(jìn)一步驗(yàn)證理論分析模型,同時(shí)支持參數(shù)分析,采用有限元方法對(duì)波紋腹板h型鋼梁的受彎性能進(jìn)行數(shù)值模擬。有限元方法和試驗(yàn)得到極限彎矩等結(jié)果較為接近,試驗(yàn)梁的破壞彎矩超過(guò)理論塑性彎矩20%以上。通過(guò)參數(shù)分析可知:稠密腹板波形及較小的翼緣寬厚比能夠提高極限彎矩;腹板高厚比對(duì)極限彎矩?zé)o顯著影響。

通過(guò)有限元數(shù)值分析方法,開展了不同支管偏心距及主管徑厚比對(duì)插板連接管節(jié)點(diǎn)極限承載力的影響研究。負(fù)偏心越大,節(jié)點(diǎn)承載能力隨之增強(qiáng),節(jié)點(diǎn)板材料也越經(jīng)濟(jì);同時(shí)需留意,負(fù)偏心并不一定總是有利的?？傊?偏心距及主管徑厚比的影響應(yīng)在工程設(shè)計(jì)中加以合理、有效的利用。

基于假定的合理的鋼管混凝土核心短柱各部分材料本構(gòu)模型,依據(jù)力的平衡和變形協(xié)調(diào)兩個(gè)條件,建立了組合柱軸壓承載力分析力學(xué)模型;據(jù)此分析了位置系數(shù)、鋼管含鋼率、配箍特征值及混凝土強(qiáng)度等參數(shù)對(duì)其柱軸壓承載力提高百分率的影響,并建議了較為經(jīng)濟(jì)的組合柱參數(shù)范圍,其結(jié)論可為工程應(yīng)用提供依據(jù)。

為了得到可靠的套管插接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)參數(shù),采用ansys有限元程序建立了非線性有限元模型,對(duì)考慮接觸影響時(shí)套管插接節(jié)點(diǎn)承載力進(jìn)行了數(shù)值分析,分析了相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)節(jié)點(diǎn)承載力的影響。結(jié)果表明:管節(jié)點(diǎn)承載力及剛度均隨套管長(zhǎng)徑比和主、套管長(zhǎng)度比的增大而增大;主管與套管厚度相等時(shí)管節(jié)點(diǎn)承載力最大;管間間隙0.5~2.0mm范圍內(nèi)改變主、套管直徑配合對(duì)管節(jié)點(diǎn)承載力影響不大。

采用有限元軟件ansys建立了對(duì)單肢冷彎c型鋼梁柱節(jié)點(diǎn)的有限元模型,探討了槽鋼翼緣寬度、螺栓直徑和材料屈服強(qiáng)度對(duì)節(jié)點(diǎn)屈曲荷載和螺栓孔變形的影響。研究表明:槽鋼翼緣寬度、節(jié)點(diǎn)處螺栓的直徑對(duì)梁柱連接節(jié)點(diǎn)屈曲荷載的影響不大,而材料的屈服強(qiáng)度對(duì)連接節(jié)點(diǎn)屈曲荷載的影響比較大。同時(shí),試件發(fā)生畸變屈曲時(shí)螺栓孔變形比較小,一般都小于2.5mm。

rc框架變梁變柱中節(jié)點(diǎn)承載力研究——本文分析了梁柱截面尺寸、節(jié)點(diǎn)配箍率、軸壓比等因素對(duì)變梁變柱中節(jié)點(diǎn)承載力的影響。變梁變柱中節(jié)點(diǎn)通裂發(fā)生在大核心區(qū)，最終形成大核心破壞。該類節(jié)點(diǎn)抗震承載力較常規(guī)節(jié)點(diǎn)劣化，核心區(qū)通裂荷載約為91％極限荷載。變梁變柱中...

對(duì)不同加載方式和不同加固模式下的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(cfrp)加固h型鋼梁進(jìn)行了兩組比較試驗(yàn),并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了綜合分析。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的比較分析,給出了各種加固方式下的鋼梁的極限承載力變化及cfrp布和鋼梁的各項(xiàng)力學(xué)性能,得出了一些具有工程指導(dǎo)意義的結(jié)論。

內(nèi)嵌多塊鋼板銷式連接是現(xiàn)代重型木結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)連接方式中最為有效的一種,被越來(lái)越廣泛地使用在木結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)連接中。在實(shí)際工程中,由于制作誤差,通常木構(gòu)件的開槽寬度大于鋼板厚度,可能對(duì)連接節(jié)點(diǎn)的承載力有一定影響。為了更好地了解開槽寬度對(duì)承載力的影響,基于johansen屈服理論推導(dǎo)了考慮開槽誤差時(shí)內(nèi)嵌三塊鋼板承載力的計(jì)算公式,并進(jìn)一步分析了開槽誤差對(duì)其承載力的影響。分析結(jié)果表明,連接節(jié)點(diǎn)的承載力隨開槽誤差的增加而減小,所以在實(shí)際木工程連接節(jié)點(diǎn)中應(yīng)盡量降低開槽誤差。

波紋鋼板管涵在我國(guó)的應(yīng)用和研究尚處于起步階段,目前亦無(wú)此類涵洞的設(shè)計(jì)或施工規(guī)范。為在設(shè)計(jì)計(jì)算、安裝施工中探討一個(gè)可靠的理論依據(jù),本文將就影響波紋鋼板橢圓形管涵承載力的諸主要因素做初步的論述。

為研究方鋼管混凝土柱與鋼梁受拉翼緣連接的結(jié)構(gòu)性能,對(duì)新型節(jié)點(diǎn)-外肋環(huán)板節(jié)點(diǎn)梁翼緣受拉模型的傳力機(jī)理進(jìn)行了分析,提出了基于屈服線理論的節(jié)點(diǎn)承載力計(jì)算公式。采用正交試驗(yàn)法設(shè)計(jì)了10個(gè)節(jié)點(diǎn)模型試件并進(jìn)行靜力拉伸試驗(yàn),研究了方鋼管混凝土柱與鋼梁翼緣連接的結(jié)構(gòu)性能,介紹了各試件的破壞過(guò)程及特征,并對(duì)節(jié)點(diǎn)承載力實(shí)測(cè)值和理論計(jì)算值進(jìn)行了比較分析。研究結(jié)果表明,外肋環(huán)板節(jié)點(diǎn)梁翼緣受拉模型具有較高的承載力和良好的延性,影響節(jié)點(diǎn)承載力的主要因素是豎向肋板的截面尺寸,水平環(huán)板的寬度對(duì)節(jié)點(diǎn)的承載力影響不大,但在鋼管中填充混凝土有利于提高節(jié)點(diǎn)的屈服承載力和剛度,理論分析提出的計(jì)算公式較好的預(yù)測(cè)了節(jié)點(diǎn)模型的屈服承載力。

殘余應(yīng)力對(duì)h型鋼柱構(gòu)件極限承載力的影響 摘要：近年來(lái)，隨著國(guó)產(chǎn)熱軋h型鋼投入生產(chǎn)后，使得h型鋼廣泛使用。然而， 由于熱軋h型鋼的殘余應(yīng)力存在使得鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件中某些部位提前進(jìn)入塑性狀態(tài)，使構(gòu)件 極限承載力降低，而目前在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件極限承載力計(jì)算中，尚未找到一種很好的方法， 來(lái)直接考慮殘余應(yīng)力的影響。隨著計(jì)算機(jī)普及應(yīng)用和數(shù)值分析方法的不斷發(fā)展，可以通 過(guò)計(jì)算機(jī)建立與實(shí)際吻合的構(gòu)件模型，較準(zhǔn)確、快捷地計(jì)算出殘余應(yīng)力影響下的構(gòu)件極 限承載力。因此，本文以h型鋼為研究對(duì)象，運(yùn)用大型有限元軟件ansys建立殘余應(yīng) 力模型，將殘余應(yīng)力作為初應(yīng)力加入到有限元模型中，著重考慮殘余應(yīng)力對(duì)h型鋼構(gòu)件 極限承載力的影響，并與gb50017—2003鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范對(duì)于實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的極限 承載能力設(shè)計(jì)值和切線模量理論值對(duì)比，分析我國(guó)對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范對(duì)于實(shí)腹式軸心受壓 構(gòu)件的極限承載能力設(shè)

殘余應(yīng)力對(duì)h型鋼柱構(gòu)件極限承載力的影響 摘要：近年來(lái)，隨著國(guó)產(chǎn)熱軋h型鋼投入生產(chǎn)后，使得h型鋼廣泛使用。然而， 由于熱軋h型鋼的殘余應(yīng)力存在使得鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件中某些部位提前進(jìn)入塑性狀態(tài)，使構(gòu)件 極限承載力降低，而目前在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件極限承載力計(jì)算中，尚未找到一種很好的方法， 來(lái)直接考慮殘余應(yīng)力的影響。隨著計(jì)算機(jī)普及應(yīng)用和數(shù)值分析方法的不斷發(fā)展，可以通 過(guò)計(jì)算機(jī)建立與實(shí)際吻合的構(gòu)件模型，較準(zhǔn)確、快捷地計(jì)算出殘余應(yīng)力影響下的構(gòu)件極 限承載力。因此，本文以h型鋼為研究對(duì)象，運(yùn)用大型有限元軟件ansys建立殘余應(yīng) 力模型，將殘余應(yīng)力作為初應(yīng)力加入到有限元模型中，著重考慮殘余應(yīng)力對(duì)h型鋼構(gòu)件 極限承載力的影響，并與gb50017—2003鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范對(duì)于實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的極限 承載能力設(shè)計(jì)值和切線模量理論值對(duì)比，分析我國(guó)對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范對(duì)于實(shí)腹式軸心受壓 構(gòu)件的極限承載能力設(shè)

開展了2個(gè)構(gòu)造不同的矩形鋼管混凝土柱—h型鋼梁隔板貫通式節(jié)點(diǎn)試驗(yàn),重點(diǎn)研究了低周反復(fù)荷載下節(jié)點(diǎn)的滯回曲線、破壞形態(tài)、位移延性等指標(biāo).結(jié)果表明2個(gè)節(jié)點(diǎn)的破壞形態(tài)均為梁端形成塑性鉸;實(shí)現(xiàn)了"強(qiáng)柱弱梁"、"強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件"的設(shè)計(jì)目標(biāo);2個(gè)節(jié)點(diǎn)的滯回曲線均呈梭形,表現(xiàn)出較好的耗能性能;節(jié)點(diǎn)構(gòu)造對(duì)其位移延性影響顯著.

將現(xiàn)有外環(huán)板式節(jié)點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)，構(gòu)成一種新型、高效的節(jié)點(diǎn)。在現(xiàn)有節(jié)點(diǎn)研究基礎(chǔ)上，建立節(jié)點(diǎn)計(jì)算承載力的塑性鉸線模型，推導(dǎo)塑性鉸線的承載力計(jì)算式，得到受拉翼緣的極限拉力，并提出節(jié)點(diǎn)的極限承載力計(jì)算方法。

基于隔板貫通節(jié)點(diǎn)在地震作用下的破壞調(diào)查結(jié)果,提出了一種改善鋼梁翼緣與隔板連接處受力性能的新型節(jié)點(diǎn)——倒角放坡型隔板貫通節(jié)點(diǎn)。對(duì)7個(gè)十字形節(jié)點(diǎn)試件進(jìn)行了靜力拉伸試驗(yàn),研究了隔板貫通式連接中方鋼管混凝土柱與鋼梁受拉翼緣的連接性能,分析了鋼梁翼緣與隔板連接構(gòu)造以及澆注孔直徑、隔板厚度、鋼管的寬厚比等參數(shù)對(duì)節(jié)點(diǎn)局部受拉承載力的影響,并將試驗(yàn)得到的承載力與規(guī)程公式計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較。研究結(jié)果表明:倒角放坡型隔板貫通節(jié)點(diǎn)具有較好的承載力和延性;影響節(jié)點(diǎn)承載力的主要因素是隔板的厚度、澆注孔徑和鋼管的寬厚比,在鋼管中填充混凝土有利于提高節(jié)點(diǎn)的屈服承載力和剛度;對(duì)于填充混凝土的試件,采用公式計(jì)算節(jié)點(diǎn)承載力偏于保守。

矩管桁架在節(jié)點(diǎn)區(qū)域容易出現(xiàn)主管管壁的局部屈曲和撕裂,針對(duì)該問(wèn)題的強(qiáng)化解決方式,結(jié)合某鐵路客運(yùn)站房鋼結(jié)構(gòu)工程,提出了矩管桁架節(jié)點(diǎn)局部強(qiáng)化的工藝力學(xué)性能問(wèn)題。設(shè)計(jì)了總共112個(gè)數(shù)值分析模型,基于微動(dòng)力阻尼非線性靜力方法,分析了k形外套加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、無(wú)加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的力學(xué)性能,研究了外套加強(qiáng)的優(yōu)越性;通過(guò)改變節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)參數(shù)τ,β,研究節(jié)點(diǎn)承載力性能的差異,給出外套管構(gòu)造參數(shù)α,d取值的范圍及其適用條件。數(shù)值分析結(jié)果表明,外套加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)具有良好的工藝力學(xué)性能,可供工程設(shè)計(jì)參考。

對(duì)包含環(huán)形節(jié)點(diǎn)板的鋼管節(jié)點(diǎn)承載力進(jìn)行研究,有助于深入了解該類型節(jié)點(diǎn)的力學(xué)行為。設(shè)計(jì)制作了2個(gè)規(guī)格的4個(gè)試件,并進(jìn)行了拉和壓的足尺承載力試驗(yàn)。建立有限元模型進(jìn)行了非線性有限元計(jì)算,計(jì)算結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果與中國(guó)規(guī)范計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較。結(jié)果表明,有限元分析和試驗(yàn)結(jié)果較為接近,而規(guī)范所給出的承載力明顯偏小。