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节点域箱形加强式工字形柱弱轴悬臂梁段连接节点的抗震破坏机理及设计对策

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接节点研究现状

1.3 带悬臂梁段拼接的梁柱连接节点研究现状

1.4 目前研究的不足及本文的主要研究内容

第二章 试验模型设计及试验现象

2.1 引言

2.2 试验设计

2.3 试验装置与测量方法

2.4 材性试验

2.5 试验现象

2.6 本章小结

第三章 试验结果分析

3.1 节点滞回性能分析

3.2 试件的应力分布

3.3 本章小结

第四章 有限元模拟方法与试验验证及分析

4.1 前言

4.2 有限元模型的建立

4.3 有限元模型验证

4.4 本章小结

第五章 新型弱轴悬臂梁段连接节点的变参数分析

5.1 引言

5.2 蒙皮板厚度的影响分析

5.3 悬臂梁段钢材材性影响分析

5.4 梁端加强形式影响分析

5.5 悬臂梁段长度影响分析

5.6 本章小结

第六章 新型弱轴悬臂连接节点的设计对策及工程应用实例

6.1 引言

6.2 新型弱轴悬臂连接节点的设计对策

6.3 工程实例分析

6.4 本章小结

结论与展望

1 结论

2 问题及展望

参考文献

附录

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

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摘要

1994年美国北岭地震和1995年日本阪神地震后,人们对工地焊接的梁柱连接节点的抗震性能产生了怀疑,带悬臂梁段拼接的梁柱连接形式得到了重视。带悬臂梁段拼接的梁柱连接节点具有“工厂焊接、现场拼接”的特点,这种连接能够克服现场焊接对气候和焊工技术要求较高、焊接质量难以控制等缺点,耗能能力好,施工速度快。结合课题组前期对节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接节点(新型弱轴连接节点)的研究成果,本文设计了两个带悬臂梁段拼接的新型弱轴连接节点试件,一个为标准试件(S-2),另一个为悬臂短梁段变材性试件(S-5),利用试验及 ABAQUS有限元分析软件对两试件进行了深入分析。
  试验研究表明:受焊缝脆断的影响,两试件的延性系数、耗能系数、刚度退化系数等没有表现出明显的规律性。试件延性系数最大值为2.44,说明带悬臂梁段拼接的新型弱轴连接节点的延性性能有待提高;两试件的节点域在最大荷载时刻仍处于弹性阶段,符合“强节点域”的受力特征;试件梁柱连接焊缝及梁梁拼接焊缝的应力均较大,为危险截面,试验过程中出现了梁梁拼接焊缝脆性断裂的情况,这对钢框架节点的抗震十分不利,故在实际工程中要严格保证该部位的焊缝质量。
  有限元分析表明:S-2拉向及S-5的推、拉向屈服荷载和峰值荷载误差均小于15%,这说明有限元模拟能够较好的拟合试件在循环荷载下的受力特征;有限元模拟所得的延性系数均大于试验所得但仍小于3;蒙皮板厚度对节点的破坏形式影响较大;悬臂梁段采用较高强度钢材能够推迟悬臂连接节点进入屈服阶段的时间,提高钢结构框架的极限承载力;采用梁端加强型悬臂连接节点能够提高节点的承载力,但其延性会有所降低;当悬臂梁段采用栓焊混合连接时,本文推荐悬臂梁段长度取为1-2倍梁高,但不应大于1.6米。

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