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《武汉理工大学》 2003年
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钢框架梁柱连接研究

王新武  
【摘要】: 钢框架中梁柱连接起着在两种构件之间传递弯矩和剪力的作用,是钢框架的主要组成部分,它的性能直接关系到结构的整体反应。因此钢框架梁柱连接的受力机理及承载力问题的研究具有重要的理论意义和工程参考价值。高强螺栓连接和狗骨式连接是目前国内外研究得较多的连接类型,我国的钢结构设计规范中还没有具体涉及到此方面的内容。本文进行的钢框架梁柱连接的试验研究和对框架的影响研究是建设部2001年科技攻关项目《新型空腔结构板轻钢结构体系应用研究》的子课题,旨在研究梁柱连接在循环荷载作用下的滞回性能、影响连接的各种因素、连接变形特征和破坏特征;研究三榀平面钢框架在循环荷载作用下构件塑性铰出现的顺序,P—△的滞回性能以及半刚性连接对框架侧移以及塑性铰出现顺序的影响。为此,本文的研究主要有以下几个方面: 1.在广泛分析研究国内外现行钢框架梁柱连接的受力机理的基础上,综合并修改了各种连接初始刚度以及弯矩承载力的计算公式。同时还介绍了影响各种连接类型性能的主要因素。 2.首次在国内大规模地进行了顶底角钢连接、带双腹板顶底角钢连接、外伸端板连接以及短T型钢连接等半刚性连接以及狗骨式刚性连接这五种连接类型共十二个原型试件的拟静力试验。通过试验得到了各种连接在循环荷载作用的M-θ_r关系、连接初始刚度、连接屈服荷载、破坏形式、破坏荷载、抗震性能和耗能特性。试验结果与理论分析结果吻合良好。 3.本文分析并建立了考虑连接非线性、几何非线性和材料非线性的刚度矩阵方程,编制了半刚性连接钢框架的二阶-塑性铰分析的有限元计算程序。此程序能计算考虑连接非线性、几何非线性和材料非线性的平面钢框架的结构计算,具有较强的适用性。 4.首次在国内进行了两榀半刚性连接平面钢框架结构的拟静力试验。通过试验考察了半刚性连接平面钢框架结构在循环荷载作用下的弹塑性性能;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;利用所编程序计算了其中一个框架的受力性能。程序计算结果与试验值相比,弹性阶段吻合得较好,塑性阶段由于塑性铰法无法考虑残余应力、刚度硬化以及塑性区长度的发 武汉理工大学博士学位论文 展等因素,因此与试验值相比误差偏大。 5.首次在国内进行了一棍狗骨式连接平面钢框架结构的拟静力试验。通过 试验考察了狗骨式连接平面钢框架结构在循环荷载作用下的弹塑性性能;了解 狗骨式连接对结构塑性铰出现的顺序以及结构破坏形态的影响;了解节点处与 狗骨处应力发展状况,探讨狗骨削弱的形状和削弱位置对节点性能的影响。 6.利用ANSYS分析软件对三棍钢框架进行了非线性分析,与试验对比得出 了一些有用的结论。 7.根据试验和理论分析,对各种连接类型的设计方法提出了一些建议。 最后,在总结本文工作的基础上,提出了一些本课题尚待解决的问题。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TU391

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