变截面轻型门式刚架在循环荷载作用下的受力性能研究

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变截面轻型门式刚架结构体系采用门式刚架作为主承重结构,刚架构件多采用焊接变截面的H形截面,变截面构件多通过改变腹板高度来实现截面变化,以适应结构弯矩的分布规律,从而可比同等条件下的普钢结构更加节约钢材。目前对轻型门式刚架结构的节点研究较多,而对变截面轻型门式刚架结构其中一榀刚架研究较少。因此对该结构受力性能的研究具有重要的理论意义和工程应用价值。
　　本文利用有限元分析软件ANSYS10.0,考虑材料非线性、几何非线性和状态非线性,分别对变截面轻型门式刚架结构及其考虑抗滑移系数、螺栓等级、钢材强度等级等不同参数的系列试件,在单调及循环荷载作用下的受力性能进行了有限元数值模拟计算与系统研究,深入探讨了其滞回性能、应力发展和破坏机理。研究表明:变截面轻型门式刚架结构有较强的刚度和极限承载能力。在循环荷载作用下耗能性能良好。柱和梁的腹板所受应力较小,翼缘所受应力较大。在距梁-柱节点端板约占斜梁半跨长度的40％～60％之间处,斜梁上下翼缘Von Mises应力较小。斜梁拼接处的节点易发生破坏,其中在第一排和第二排螺栓之间的端板与倒数第一排和倒数第二排螺栓之间的端板易出现较大变形而被拉开。不同的摩擦面抗滑移系数,对试件承载力和抗震性能基本没有影响。抗滑移系数减小,结构的抗震变形能力减弱,耗散的能量越少。螺栓级别的降低将减小变截面轻型门式刚架结构的承载力、结构延性和变形能力。提高钢材强度等级可以增大变截面轻型门式刚架的承载力,但降低结构的抗震性能。随着钢材强度等级的提高,结构承载力不断提高,但结构的塑性变形能力减小。
　　本文所建立的有限元模型考虑问题较为全面,精度较高,能够真实的模拟变截面轻型门式刚架在循环荷载作用下的受力行为。研究工作和得出的结论对于指导工程设计具有一定的参考价值,为进一步研究变截面轻型门式刚架的抗震性能打下了良好的基础。

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作者
白翔;
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作者单位

西安科技大学;

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授予单位西安科技大学;
学科结构工程
授予学位硕士
导师姓名闫月梅;
年度 2012
页码
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类 TU312.1;
关键词
建筑结构; 变截面轻型门式刚架; 循环荷载; 受力性能;

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