柳长江[1]2008年在《钢框架梁柱四角钢连接在循环荷载作用下的破坏机理及抗震设计对策》文中研究说明传统观点认为,梁柱焊接刚性连接具有较好的抗震性能,因此在工程中得到了广泛地应用,但1994年的Northridge地震和1995年的阪神地震改变了这种观点,这两次地震也引起了工程技术人员对半刚性连接的再审视。采用顶底角钢、腹板双角钢的四角钢连接是一种具有一定柔性的连接形式,当框架结构采用这种节点时,可以增加结构的阻尼,延长结构自振周期,从而降低震害,半刚性连接的钢框架—剪力墙结构体系是抗震结构的理想选择之一。由于四角钢连接的研究资料相对较少,人们对其受力性能和破坏机理的认识还远远不足,为了避免和减小地震灾害,分析梁柱四角钢连接在循环荷载作用下的破坏机理并提出抗震设计对策和建议,具有重要的理论和工程意义。对于四角钢的理论分析,目前国内外的研究主要局限在单向加载有限元分析,本文首次采用叁维非线性[包括材料、几何与状态非线性]有限元对四角钢连接进行了循环加载分析,角钢与梁柱翼缘及梁腹板间、螺栓头(帽)与相邻板件间,螺栓杆与孔壁间都设了反映边界状态的接触单元。在将有限元计算结果与试验结果对比验证后,本文系统地分析了15个系列共50多个有限元试件。主要研究了柱的轴压比,连接抗滑移系数,螺栓预拉力,梁端剪力,梁柱截面尺寸,螺栓的级别、大小、数量和排列方式、角钢尺寸,材性等对连接滞回性能的影响。最后依据试验和理论分析结果提出了钢框架梁柱四角钢连接的抗震设计对策和建议,弥补了国内的研究空白。本文系统、全面地分析了四角钢连接在循环荷载作用下的破坏机理,为修订国家相关规范、指导工程设计提供了依据,也为进一步研究采用四角钢连接的整体框架结构在地震作用下的反应奠定了基础。
马云美[2]2003年在《螺栓—角钢梁柱连接的破坏机理及设计建议》文中研究说明本文对螺栓—角钢梁柱连接在单调荷载作用下的破坏机理进行了分析，在此基础上提出角钢截面计算公式。 螺栓—角钢连接中，角钢复杂的应力分布，角铡转动中心的难以确定性，角钢非线性性能以及角钢和螺栓之间的相互作用，使得螺栓—角钢连接的真实性能难以分析。本文使用州SYS软件采用叁维非线性(材料非线性、几何非线性及状态非线性)有限元对螺栓—角钢连接进行单调加载分析。在角钢与柱翼缘之间，螺栓头(帽)与相邻板件之间，螺栓杆与螺栓孔之间都设置了接触单元。此方法不但可以全面模拟螺栓—角钢连接的破坏过程，而且可以综合考虑各种因素的影响。 将ANSYS有限元计算结果与试验结果进行对照验证后，系统地分析了摩擦系数、螺栓预拉力、螺栓直径和级别、螺栓中心线到角钢肢背距离、梁跨度、梁腹板高度、柱翼缘厚度、角钢钢材的强度、螺栓的不同排列、角钢厚度、角钢高度等参数对螺栓-角钢梁柱连接受力性能的影响。最后依据有限元结果分析，提出角钢截面的计算公式，为螺栓—角钢梁柱连接节点设计提供了依据。
李超华[3]2009年在《钢框架梁柱弱轴双角钢连接受力性能研究》文中研究指明在钢框架结构体系中梁柱弱轴连接和强轴连接一样普遍,是结构的重要组成部分,目前对梁柱弱轴连接研究较少,而且主要集中在刚性方面,因此有必要加强弱轴半刚性连接的研究。腹板双角钢连接作为一种半刚性连接形式在设计中通常被看作是铰接,仅传递剪力,但实际上这种连接具有一定的转动刚度和抗弯能力。本文研究弱轴双角钢连接在循环荷载下的受力性能并提出抗震设计建议,具有重要的理论和工程意义。本文考虑材料、几何和状态非线性,采用有限元程序ANSYS10.0对根据实际情况设计的基本试件和不同参数衍生试件进行了有限元模拟,深入研究了梁柱弱轴双角钢连接在循环荷载作用下的滞回性能、刚度退化及破坏机理,并系统分析了摩擦系数、连接角钢厚度、螺栓线到角钢肢背的距离、柱子轴压力、螺栓直径和等级等参数对于弱轴双角钢连接在循环荷载下受力性能的影响。主要得到以下结论:该类型连接在循环荷载下具有较好的转动能力,层间位移转角一般都在0.04rad以上;试件的破坏主要发生在连接角钢的内圆角处,沿连接角钢内圆角竖向应力较大,塑性变形严重,最终导致破坏;该类型连接的承载能力较低,由M/Mp-θ曲线可知抗弯承载力一般为0.16-0.2Mp;角钢厚度的增加、螺栓线到角钢肢背距离的减小、螺栓直径的增大及螺栓等级的提高会使得连接的承载力和刚度有所提高,但连接的延性会有不同程度的降低;摩擦系数的变化及柱子轴压力的变化对于连接的整体性能影响不大,但也会影响到连接局部的受力状态。根据分析结果,本文认为该类型连接不宜用于对层间位移变形控制严格的结构中;对于易发生破坏的连接角钢在设计时应适当加强,防止构件过早破坏;节点设计时应重点考虑角钢厚度、螺栓中心线到肢背距等主要因素的影响。本文对梁柱弱轴双角钢连接在循环荷载下的受力性能研究比较系统,为该类型连接的应用提供了有价值的数据和参考依据,对于完善钢结构节点理论,推动钢框架结构体系更广泛有效地应用具有一定的现实意义。
陈爱国[4]2002年在《钢框架腹板双角钢梁柱抗剪连接在循环荷载作用下的破坏机理及抗震设计对策》文中指出在实际工程中，腹板双角钢梁柱连接通常被认为是部分强度连接或更多地作为抗剪连接，仅传递梁端剪力。然而，许多研究发现这种连接具有一定的转动刚度和抗弯能力，对整个节点甚至整个结构的性能有很大的影响，一方面增大了结构的抗侧移刚度，另一方面，由于连接传递一部分弯矩给柱子，有可能使柱子因承受在设计中未考虑的附加弯矩而破坏。特别在地震作用下，这种连接承受着较大的循环转动，对结构的整体性能和动力反应产生显着影响，因而研究腹板双角钢梁柱连接在循环荷载作用下的破坏机理并提出抗震设计对策和建议，具有重要的理论和工程意义。 为了分析腹板双角钢连接的滞回性能并验证理论分析的可靠性，本文进行了4个腹板双角钢连接的循环加载试验。试验共分3个部分：材性试验；连接滑移系数试验和腹板双角钢连接循环加载试验。在循坏加载试验中，探讨了角钢长度、螺栓直径和螺栓排列布置对连接滞回性能的影响。试验结果表明，腹板双角钢连接具有良好的延性，增大角钢的长度，能提高连接的强度，增大螺栓间距，减小螺栓直径，能改善连接的延性。 本文首次采用考虑材料、几何和状态叁维非线性的有限元法对腹板双角钢连接进行了循环加载分析，真实模拟了角钢与柱翼缘表面、螺栓头(帽)与各板件间、螺栓孔和螺栓杆间的接触问题。在将有限元计算结果与试验结果对比验证之后，本文系统地分析了15个系列共45个有限元试件。主要研究了摩擦系数、螺栓预拉力、螺栓线到与柱连接角钢肢背的距离、螺栓直径及级别、梁长、螺栓排列布置、梁高、柱翼缘厚度、角钢厚度、角钢长度、梁腹板只与角钢肢尖相焊接、钢材强度、角钢与梁柱均栓接、角钢与柱焊接与梁栓接、角钢与梁柱均焊接等参数对腹板双角钢梁柱连接滞回性能的影响，得出了一系列重要的结论。 最后，根据试验和有限元研究结果，提出了设计和施工建议。 本文系统、全面地分析了腹板双角钢连接在循环荷载作用下的破坏机理，对于修订国家相关规范、指导工程设计有重要的参考价值，也为进一步研究钢框架梁柱抗剪连接的抗震性能打下良好的基础。
王鹏[5]2018年在《带加劲肋顶底角钢梁柱连接的力学性能研究》文中研究指明顶底角钢连接在钢结构框架中得到了广泛的应用,欧洲与美国为了简化构造,在角钢上不设置加劲肋,而我国一般在连接处角钢上设置加劲肋,加劲角钢与无加劲角钢的受力性能相差较大,无论是静力特性、滞回特性与抗震性能,国内外研究较少,因此缺乏该类型连接的试验研究、计算方法与理论,而且目前存在的无加劲肋顶底角钢连接的初始刚度与强度的计算方法普遍偏差较大,同时顶底角钢连接在准静态与冲击荷载下极限承载力与极限位移也亟须分析与评估。针对以上存在的问题,本文的主要研究内容包括:(1)进行了8个不同构造的顶底角钢连接的静力单调加载试验,研究了加劲肋位置、连接的方向等因素对连接受力的影响,并与无加劲型进行了对比;开展了12个角钢T型连接件的静力拉伸试验,分析了高强螺栓预紧力、加劲肋与角钢长度等因素对角钢连接件的抗拉刚度与承载力的影响。(2)采用有限元数值模拟对静力加载试件进行了分析,对多种单元类型、计算方法进行对比,并分析与验证了试验中各连接部件的受力机理。建立了60个角钢T型件模型与30个顶底角钢连接模型,根据参数分析结果,提取了影响连接弯矩-转角特性的重要参数。建立了6个大尺寸顶底角钢连接节点与12个大尺寸角钢T型连接的有限元模型,总结了大尺寸角钢与螺栓的受力规律,提出大尺寸角钢的承载力计算方法与错排螺栓的分布规则。(3)基于试验与参数分析结果,明确了初始转动刚度与抗弯承载力的计算的力臂选取方法,提出了无加劲顶底角钢连接的初始转动刚度、连接承载力计算方法;提出了加劲顶底角钢的初始转动刚度、承载力的计算方法,并根据连接的受力特性提出了对应的设计方法与建议。(4)对4个不同构造的顶底角钢连接进行了循环加载试验,分析对比了连接破坏的开展模式、极限承载力、耗能能力与延性等重要抗震性能指标。(5)建立了考虑应变率与韧性损伤的有限元模型,分别分析了角钢T型连接件的准静态荷载与冲击荷载下受力性能,得到了连接的几种破坏模式,获得了影响连接准静态受力过程的关键参数,并提出了极限拉力与极限位移的计算公式,对比了冲击荷载与准静态过程下的受力过程,分析了影响冲击荷载下连接受力的叁个关键参数。
郭霞[6]2006年在《钢框架梁柱顶—底角钢连接的节点性能分析》文中研究指明在1994年美国北岭地震和1995年日本阪神地震中，许多钢框架刚性连接的梁柱节点发生了不同程度的脆性破坏，而半刚性连接节点表现出了良好的变形能力和耗能能力，引起了人们的普遍关注。顶-底角钢梁柱连接属于一种典型的半刚性连接形式，对其受力性能的研究具有重要的理论意义和工程应用价值。 本文综合考虑材料、状态和几何叁重非线性的影响，建立了梁柱顶-底角钢连接的叁维有限元模型，并利用通用有限元软件ANSYS 8.0进行了模拟计算，研究了钢框架顶-底角钢梁柱连接在单调荷载作用下的各项性能反应。并通过对6个衍生系列16个试件进行的对比计算，系统地研究了材料抗滑移系数、螺栓预拉力、角钢厚度、角钢长度、柱所受轴压比以及与柱翼缘连接螺栓到角钢肢背的距离等参数的变化对顶-底角钢梁柱连接节点受力性能的影响。 研究表明：(1)顶-底角钢梁柱连接节点是一种强度和刚度较弱的半刚性节点，节点的变形主要由顶角钢和螺栓的拉伸引起，而梁柱的变形较小。破坏一般是由于顶角钢上应力过大，形成塑性铰而导致的；(2)柱翼缘在与顶角钢相连的螺栓孔周围，存在应力集中，容易导致局部屈曲；(3)材料抗滑移系数的改变和螺栓预拉力的大小对于节点受力性能的影响并不明显；(4)角钢参数的改变对节点的各项性能影响显着，增加角钢厚度，节点的强度、刚度和延性都能得到明显的提高；增加角钢长度，节点的强度和刚度也有较大的提高，延性则略有下降；(5)柱轴压比过大时，节点的承载力、刚度以及变形能力明显下降；(6)螺栓中心线到角钢肢背距离增大时，节点的强度和刚度有所下降，但延性略有增加。 本文所进行的有限元模拟考虑问题全面、计算精度较高，成果为钢框架连接节点的进一步研究以及新型节点形式的探索开发提供了有价值的参考依据。
周楠楠[7]2007年在《半刚性连接钢框架抗震性能的非线性有限元分析》文中研究说明高层建筑钢结构的结构形式很多，但是钢框架结构是高层建筑钢结构中最基本的一种结构形式。通常在设计框架的时候，都将框架的连接节点考虑成刚度无穷大的刚性节点或刚度为零的铰接节点。虽然对连接性能的这种理想化假设简化了钢框架的分析和设计过程，但采用理想的连接模型在很多情况下是不合理的，也不能反映结构工作的实际情况，计算结果误差很大，有时甚至会得到错误的结论。在实际工程中，钢框架连接性能往往介于两者之间，呈半刚性连接。按照完全刚接分析则夸大了节点约束的作用，偏于不安全；按理想铰接分析则忽略了节点约束的有利作用。因此，在钢框架的分析和设计过程中应充分考虑半刚性连接节点的影响。多次地震表明，采用完全焊接刚性节点的钢框架因节点延性差、残余应力大，容易发生脆性破坏，而半刚性连接钢框架因节点具有较强的变形和耗能能力可以抵抗一定的地震荷载。本文的目的是通过对典型的半刚性连接钢框架结构抗震性能的分析研究，为钢结构抗震设计提供一定的理论参考。本文首先介绍了国内外有关半刚性连接的研究概况、水平和发展趋势，综述了半刚性连接已有的研究成果和各国规范中对于半刚性连接的规定，提出了目前的研究工作还存在的主要问题及实际的研究价值，探讨了双腹板顶底角钢半刚性连接的初始连接刚度和连接的极限弯矩承载力。本文还进行了半刚性连接钢框架结构的拟静力试验。通过试验考察半刚性连接钢框架结构在循环荷载作用下的弹塑性性能。通过对试验数据的分析，了解结构在丧失极限承载力后的破坏形态和塑性铰出现的顺序，并对该种连接的滞回性能、延性和耗能特性等进行了探讨。本文还利用ANSYS程序对半刚性连接节点和钢框架进行非线性有限元模拟计算分析，并与试验结果进行分析比较，并得出一些有益的结论。最后在总结本文工作的基础上，提出了本课题尚待解决的问题。
郭宏超[8]2011年在《半刚性框架—钢板剪力墙结构抗震性能研究》文中认为半刚性框架-钢板剪力墙结构是一种具有优良抗侧能力的新型结构体系，它充分利用了半刚性框架的延性和钢板剪力墙的抗侧刚度，通过合理的节点设计及墙体布置，实现框架与墙体的刚度匹配，结构具有较高的侧向刚度和承载力，良好的延性及耗能能力，节点构造简单，施工方便，在地震区有良好的工程应用前景。本文对半刚性框架-钢板剪力墙结构体系进行了系统研究，分析结构在循环荷载作用下的滞回性能，揭示了结构体系的内力分配及塑性发展，为其工程应用和推广提供依据，主要研究内容有：1）通过对3榀两层单跨半刚性框架-钢板剪力墙结构的拟静力试验研究，从耗能能力、承载力、延性、应力分布、墙板协同工作机理及斜加劲肋作用效果等方面分析该种结构的内力转换和耗能机理，明确结构的破坏模式及耗能机理。2）利用ANSYS中的shell181单元模拟梁、柱及墙体，分析了非加劲、十子加劲、斜加劲钢板剪力墙结构在单向及循环荷载作用下的性能。并与试验结果进行对比，结果表明：有限元模拟的结构应力发展历程和破坏模式与试验现象一致，有限元分析结果与试验基本吻合，是一种有效的数值分析手段。3）根据Kishi&Chen幂函数模型，确定试验梁柱连接节点的弯矩-转角关系。利用ANSYS中的shell181单元模拟梁、柱及墙体，Combin39弹簧单元模拟半刚性连接，分析了梁柱刚接、半刚接、铰接叁种连接形式对结构性能的影响。结果表明：在弹性阶段，梁柱刚接、半刚接、铰接叁种节点连接形式对钢板剪力墙结构的承载力影响很小，荷载-位移曲线几乎重合；在塑性阶段，墙体沿拉力带方向逐渐屈服失效，结构刚度退化，框架做为第二道抗震防线提供有效支撑，节点刚度不同，导致结构极限承载力有差别。4）基于等效拉杆理论和静力弹塑性分析法，利用SAP2000对8层1跨、8层3跨、15层1跨、15层3跨钢板剪力墙结构进行静力推覆分析，研究梁柱连接形式和墙体布置方式对结构整体性能的影响，揭示了抗弯框架-钢板剪力墙结构及非抗弯框架-钢板剪力墙结构的内力分配和塑性发展，为其工程应用及推广提供依据。
张玉[9]2006年在《钢结构住宅半刚性梁柱节点性能研究》文中研究说明钢结构住宅在欧洲、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型钢连接节点叁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对这叁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,采用叁维非线性(包括材料、几何与状态非线性)有限元对叁种类型不同系列共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。
戴绍斌[10]2004年在《钢框架—混凝土筒住宅结构性能与配套技术研究》文中研究表明钢结构住宅经过多年的发展在发达国家已经日趋成熟，但是在我国还处在起步阶段。随着国家推动钢结构住宅发展相关政策的出台，对各种钢结构住宅体系的研究和应用已经逐步展开。本文针对钢框架—混凝土筒住宅体系的结构性能和配套技术进行了研究，内容主要集中在以下几个方面： 1．对多层钢框架—混凝土筒结构体系在梁柱铰接、梁柱刚接、梁筒铰接、梁筒刚接几种不同节点连接形式组合下的整体性能(包括静力荷载作用下的内力，动力特性以及动力响应几个方面)进行了有限元分析，得出了相关的结论。 2．对多层钢框架—混凝土筒结构体系中的节点如柱—柱节点、梁—梁节点、梁柱节点、柱脚以及钢框架梁与混凝土筒连接节点的特点和性能进行了分析，并对这些节点的设计方法进行了讨论。 3．通过对外伸端板连接、T型钢连接、顶底角钢连接以及狗骨式刚性连接等四种钢结构梁柱连接类型共九个连接试件的拟静力试验，分析了各试件在低周往复荷载作用下的极限荷载、极限弯矩、极限转角、破坏形式、延性等，并对试验中反映出的一些问题进行了讨论。 4．以外伸端板连接节点为例，分析了半刚性端板连接中螺栓受力的计算方法，并阐述了对应于不同破坏机理的设计要点。 5．以试验研究中的九个梁柱连接节点为原型进行了有限元分析，得出了各试件的P-△曲线和试件在进入塑性变形时的应力分布情况。根据计算结果分析了端板厚度对外伸端板连接性能的影响、T型钢翼缘厚度对T型钢连接性能的影响和角钢角肢厚度对顶底角钢连接性能的影响以及狗骨式连接节点在设计中应该注意的问题。 6．对钢框架-混凝土筒住宅体系中的配套技术进行了研究，并结合工程实例对这一体系的经济性能进行了分析和比较。 最后，在总结论文全部工作的基础上提出了一些尚待解决的问题。
参考文献：
[1]. 钢框架梁柱四角钢连接在循环荷载作用下的破坏机理及抗震设计对策[D]. 柳长江. 西安建筑科技大学. 2008
[2]. 螺栓—角钢梁柱连接的破坏机理及设计建议[D]. 马云美. 西安建筑科技大学. 2003
[3]. 钢框架梁柱弱轴双角钢连接受力性能研究[D]. 李超华. 西安科技大学. 2009
[4]. 钢框架腹板双角钢梁柱抗剪连接在循环荷载作用下的破坏机理及抗震设计对策[D]. 陈爱国. 西安建筑科技大学. 2002
[5]. 带加劲肋顶底角钢梁柱连接的力学性能研究[D]. 王鹏. 华南理工大学. 2018
[6]. 钢框架梁柱顶—底角钢连接的节点性能分析[D]. 郭霞. 西安科技大学. 2006
[7]. 半刚性连接钢框架抗震性能的非线性有限元分析[D]. 周楠楠. 山东科技大学. 2007
[8]. 半刚性框架—钢板剪力墙结构抗震性能研究[D]. 郭宏超. 西安建筑科技大学. 2011
[9]. 钢结构住宅半刚性梁柱节点性能研究[D]. 张玉. 南京工业大学. 2006
[10]. 钢框架—混凝土筒住宅结构性能与配套技术研究[D]. 戴绍斌. 武汉理工大学. 2004
标签：建筑科学与工程论文; 角钢论文; 有限元论文; 承载力论文; 螺栓论文; 刚度系数论文; 荷载组合论文; 机理分析论文; 非线性论文; 抗震论文; 加劲肋论文;