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钢结构节点研究

建筑结构 2011年第S1期41卷 829-835页

作者：谭坚区彤李松柏方国华广东省建筑设计研究院广州510000

钢结构节点设计通常将连接节点分为刚接和铰接两种形式,简单、常规的连接节点可以很快判断节点的刚接性能,但复杂的的连接节点如何判断刚接性能是一直亟待解决的问题。本文讨论了国内外钢结构连接节点分类及研究现状,寻求操作上判断刚... 详细信息

钢结构节点设计通常将连接节点分为刚接和铰接两种形式,简单、常规的连接节点可以很快判断节点的刚接性能,但复杂的的连接节点如何判断刚接性能是一直亟待解决的问题。本文讨论了国内外钢结构连接节点分类及研究现状,寻求操作上判断刚接和铰接节点的方法,提出了判断节点刚度性能的两个条件。结合亚运城体操馆工程关键刚接节点,通过计算确定了7种形式的节点连接刚性性能,比较了每种节点形式的弯矩转角关系即m-θr曲线,确定了最终的节点形式,尝试了刚接节点的不同实现形式。

关键词：节点刚接标准 m-θr曲线

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嵌固式节点受力性能分析

嵌固式节点受力性能分析

作者：索婉秋石家庄铁道大学

学位级别：硕士

随着我国经济技术不断发展,钢结构在建筑领域的应用日益广泛,钢框架中节点的设计形式呈现出多样性的趋势。梁柱节点是整个框架中重要的连接部分,节点的力学性能对整个框架的受力性能有很大的影响。对于常见节点形式的研究国内外学者已... 详细信息

随着我国经济技术不断发展,钢结构在建筑领域的应用日益广泛,钢框架中节点的设计形式呈现出多样性的趋势。梁柱节点是整个框架中重要的连接部分,节点的力学性能对整个框架的受力性能有很大的影响。对于常见节点形式的研究国内外学者已做了大量细致的工作,而对于嵌固式节点形式的研究却较少。本文依托于河北省自然科学基金项目“一种全新嵌固式组装钢框架结构研究”（E2008000438）,对嵌固式节点的力学特性进行了初步探讨。本文以嵌固式节点为研究对象,运用ANSYS有限元分析软件对嵌固式节点进行数值仿真分析,将仿真实验结果与实体模型实验结果进行比较,验证了采用SHELL181壳单元、CONTA173和TArGE170接触单元模拟嵌固式节点的可行性,得到了框架中不同位置节点的m -θr关系曲线。在嵌固式节点有限元模型的基础上,建立嵌固式门式框架有限元模型,得到了嵌固式门式框架在不同的荷载工况条件下节点的m -θr曲线关系。通过对不同荷载组合情况下得到的m -θr曲线进行比较可知,节点刚度随着荷载组合的变化而变化,但两个方向框架中嵌固式节点刚度的变化规律不同。Y方向框架的节点刚度要大于X方向框架。当仅有水平荷载作用时,两个方向的嵌固式门式框架中的节点性质更接近于铰接。根据嵌固式组装钢框架在多种荷载组合情况下得到的节点m -θr曲线的相关数据,综合考虑节点m -θr曲线的特性,采用非线性拟合的方法,得到两个方向框架中节点m -θr曲线的拟合公式。对拟合公式进行了方差分析,由相关指数r2的数值可知本文提出的嵌固式节点m -θr曲线的拟合公式是可靠的。嵌固式节点的研究才刚刚起步,本文的研究可为进一步深入研究嵌固式组装钢框架结构的力学性能提供借鉴和参考。

关键词：嵌固式节点组装钢框架模型实验 m-θr曲线非线性分析有限元方法曲线拟合

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钢框架梁柱T型钢连接节点的本构模型研究

钢框架梁柱T型钢连接节点的本构模型研究

作者：翁庆莲广西大学

学位级别：硕士

梁柱T型钢连接节点一般是指通过设置在梁上下翼缘的两个T型钢连接件和高强螺栓将梁柱翼缘连接在一起而形成的梁柱节点。该类型节点属于典型的半刚性连接节点,其力学性能呈现明显的非线性,直接影响钢框架结构体系的整体受力性能。目前对... 详细信息

梁柱T型钢连接节点一般是指通过设置在梁上下翼缘的两个T型钢连接件和高强螺栓将梁柱翼缘连接在一起而形成的梁柱节点。该类型节点属于典型的半刚性连接节点,其力学性能呈现明显的非线性,直接影响钢框架结构体系的整体受力性能。目前对该类节点本构关系的数学模型研究较少,结构设计缺乏指导性依据。本文以钢框架中典型的梁柱T型钢连接节点的力学性能为研究对象,在前期静载及低周循环载荷试验数据和有限元数值模拟的基础上,对节点的力学性能曲线,即弯矩m与梁柱相对转角θr的关系曲线进行研究,确定节点的关键力学参数,如：形状系数n、初始刚度rki、屈服弯矩ms、极限弯矩mu及对应转角θru。根据与节点构造相关的几个力学参数,构建T型钢连接梁柱节点m-只本构关系的数学模型,包括线性模型、幂函数模型、B样条函数模型、指数函数模型等,为结构体系分析提供简单实用的节点本构模型函数。基于节点的初始弹性状态和破坏极限状态的理论分析,给出初始刚度rki和极限承载力mu的计算方法,且可对节点的破坏模式进行预测。论文为节点力学性能参数的确定提供了三种途径：节点模型的加载试验、有限元数值模拟和理论分析。根据以上参数构建梁柱半刚性连接节点的数学本构模型,适用于梁柱T型钢连接钢框架结构体系的整体分析。论文研究成果对T型钢连接节点的应用以及进一步完善钢结构的设计和分析理论具有指导性意义。

关键词：梁柱T型钢连接节点半刚性连接钢框架 m-θr曲线本构模型

半刚性连接钢框架—混凝土核心筒受力性能研究

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半刚性连接钢框架—混凝土核心筒受力性能研究

作者：李新湖南大学

学位级别：硕士

钢框架—混凝土核心筒高层混合结构是近年来我国最常用的高层建筑结构体系。然而，对这种结构的分析与设计还主要基于梁柱刚性连接假定，与实际工程中梁柱连接常常呈现出一定程度的半刚性的事实不符。而专门针对这类结构考虑连接半刚性... 详细信息

钢框架—混凝土核心筒高层混合结构是近年来我国最常用的高层建筑结构体系。然而，对这种结构的分析与设计还主要基于梁柱刚性连接假定，与实际工程中梁柱连接常常呈现出一定程度的半刚性的事实不符。而专门针对这类结构考虑连接半刚性影响的系统研究还不足。鉴于此，本文总结了国内外学者关于半刚性连接性能和半刚性连接结构性能方面的研究成果以及各国规范对半刚性连接的规定，对外伸端板连接钢框架—混凝土核心筒高层混合结构的静力与动力性能进行了研究。主要完成了以下工作： (1)以连接m-θ曲线线性模型及弹性小变形理论为基础，对半刚性连接混合结构进行了理论分析。在引入连接约束系数r后，推导了两端带半刚性连接梁单元刚度矩阵，并提出了连接半刚性对混合结构影响的机理;推导了半刚性连接混合结构的刚度特征值;利用ABAQUS程序对五个外伸端板连接进行了三维非线性有限元分析，得到了连接m-θ曲线并验证了文献[5]中外伸端板连接初始刚度公式的准确性。 (2)利用文献[5]中的外伸端板连接初始刚度公式，计算得到了满足《端板式半刚性连接钢结构技术规程》(CESC260:2009)中构造要求连接的初始刚度及对应的约束系数值，并以此设置了二十三个连接刚度工况。采用SAP2000程序建立了一个30层的钢框架—混凝土核心筒高层结构模型，对不同连接刚度工况结构进行了风荷载作用分析、地震作用反应谱分析及弹性动力时程分析。 (3)通过上述分析得到了不同连接刚度工况结构的刚度特征和自振周期;得到了风荷载和地震作用下结构的楼层侧移、层间位移角、整体结构内力、核心筒内力、钢框架内力;得到了EL-CENTrO波下结构的位移、内力反应时程及包络曲线;进一步总结出了连接半刚性对结构静力和动力性能影响的定性规律。 (4)通过对风荷载及地震作用下连接半刚性对结构的性能影响进行定量分析，得到了结构前二阶自振周期、顶层侧移、最大层间位移角、整体结构最大内力、核心筒最大内力、框架最大内力及其相对于刚性连接结构的变化系数与约束系数r及连接刚度r的拟合关系式。并基于这些拟合公式对连接半刚性在两种不同水平作用下对结构的影响进行了对比分析。最终提出了地震作用下结构梁柱连接的刚性判别准则。

关键词：钢框架—混凝土核心筒半刚性连接 m-θr曲线初始刚度约束系数定量分析变化系数

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钢结构住宅半刚性梁柱节点性能研究

钢结构住宅半刚性梁柱节点性能研究

作者：张玉南京工业大学

学位级别：硕士

钢结构住宅在欧洲、美国和日本等国家和地区应用比较广泛,我国钢结构住宅产业也已进入一个新的发展阶段。为了寻求用于钢结构住宅的较优节点形式和构造,使之理论分析和计算模式化,本文针对适用于钢结构住宅的常用外伸端板连接节点、腹... 详细信息

钢结构住宅在欧洲、美国和日本等国家和地区应用比较广泛,我国钢结构住宅产业也已进入一个新的发展阶段。为了寻求用于钢结构住宅的较优节点形式和构造,使之理论分析和计算模式化,本文针对适用于钢结构住宅的常用外伸端板连接节点、腹板双角钢顶底角钢连接节点和短T型钢连接节点三类半刚性梁柱节点采用理论和试验相结合的方法进行分析研究。综合利用现有的文献结合欧洲规范3对这三类节点的初始刚度和极限承载力的计算公式进行分析。在计算端板连接节点的极限承载力时,考虑了端板加劲肋的影响;在计算其初始刚度时,对受拉区端板按T形连接件模型计算的变形公式进行的修正。对腹板双角钢顶底角钢连接节点中角钢的悬臂梁模型和角钢变形模型进行了修改。对短T型钢连接节点,参考端板连接中组件法建立了极限承载力和初始刚度的计算公式,该公式在计算极限承载力时,考虑了T形连接件的腹板净截面的延性破坏;在计算初始刚度时,考虑了T形连接件的腹板变形。算例表明,经过修正的公式的计算结果与试验结果更加的吻合。对有端板加劲肋的外伸端板连接节点进行了循环荷载作用下试验研究,分析加劲肋对外伸端板连接节点性能的影响。对有顶底角钢加劲肋的腹板双角钢顶底角钢连接节点进行了单向荷载作用下试验研究,分析加劲肋对腹板双角钢的顶底角钢连接节点性能的影响。试验结果表明,加劲肋是提高节点性能的一项有效措施。作为对试验内容的补充,采用三维非线性(包括材料、几何与状态非线性)有限元对三种类型不同系列共29个节点进行了单向加载和循环加载的分析。分析中,建模时端板与柱翼缘,角钢和T形连接件与柱翼缘和梁翼缘,螺栓头(帽)与相邻板件间,螺栓杆与孔壁间都设置了反映边界状态的接触单元。计算过程中主要考虑端板厚度、端板加劲肋的形式、端板加劲肋厚度和高度;顶底角钢厚度、顶底角钢加劲肋的形式、顶底角钢加劲肋的厚度和高度;T形连接件的翼缘和腹板厚度、材料、螺栓直径、螺栓等级和排布等因素。依据分析结果给出了外伸端板连接节点、腹板双角钢顶底角钢连接节点和短T型钢连接节点适宜的构造参数。对比分析表明,钢结构住宅的梁柱连接中宜优先选用短T型钢连接节点,其次选用外伸端板连接节点,最后选用腹板双角钢顶底角钢连接节点。

关键词：半刚性梁柱节点 m-θr曲线滞回曲线试验研究有限元分析

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自复位梁腹板耗能钢框架节点抗震性能分析

河北工程大学学报（自然科学版） 2015年第1期23卷 1-4页

作者：史三元王帅王朋飞白佳楠河北工程大学土木工程学院河北邯郸056038

提出一种自复位钢框架梁柱节点,该自复位钢框架节点的特点是梁柱接触面能够在地震荷载发生时打开和关闭,梁柱通过槽钢与高强螺栓连接在一起,沿梁长方向设置预应力钢绞线以提供恢复能力。通过Ansys建立类型节点并施加低周往复荷载,模拟... 详细信息

提出一种自复位钢框架梁柱节点,该自复位钢框架节点的特点是梁柱接触面能够在地震荷载发生时打开和关闭,梁柱通过槽钢与高强螺栓连接在一起,沿梁长方向设置预应力钢绞线以提供恢复能力。通过Ansys建立类型节点并施加低周往复荷载,模拟该类型节点在地震作用下的运动轨迹,通过对m-θr和骨架曲线的分析得出该框架梁柱节点的抗震能力良好。

关键词：自复位预应力钢框架节点 m-θr曲线

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一种外伸端板半刚性节点的有限元模拟分析

科技信息 2007年第29期 166-167页

作者：傅雄宁波大学建筑工程与环境学院江苏宁波315211

本文利用有限元软件ANSYS对一种外伸端板半刚性节点试件进行了有限元模拟分析,考虑了材料和几何非线性,并在有限元建模过程中着重讨论了模型中所使用的有限元单元和接触算法。通过有限元模拟分析,讨论了这种模拟节点的mises应力分布,得... 详细信息

本文利用有限元软件ANSYS对一种外伸端板半刚性节点试件进行了有限元模拟分析,考虑了材料和几何非线性,并在有限元建模过程中着重讨论了模型中所使用的有限元单元和接触算法。通过有限元模拟分析,讨论了这种模拟节点的mises应力分布,得到了模拟的m-θr曲线,可为该类节点的设计提供参考。

关键词：半刚性端板连接 m-θr曲线有限元模拟分析 mises应力分布

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钢结构节点研究

钢结构节点研究

第三届全国建筑结构技术交流会

作者：谭坚区彤李松柏方国华广东省建筑设计研究院

关键词：节点刚接标准 m-θr曲线

来源： cnki会议评论

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双腹板、顶底角钢梁柱半刚性连接有限元分析

双腹板、顶底角钢梁柱半刚性连接有限元分析