收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

钢结构半刚性连接体系理论分析及实验研究

完海鹰  
【摘要】:早期的多高层建筑钢结构设计,为了能有效地抵抗结构的侧向荷载和降低结构在侧向荷载作用下所产生的水平位移,一般把梁柱连接设计成刚性连接。学术界和工程界也普遍认为,梁柱的刚性连接具有较好的抗震性能,因此在工程中得到了广泛应用。但是,在1994年美国的北岭(Northridge)和1995年日本的阪神大地震中,许多采用全焊接刚性连接的钢结构节点由于节点处焊缝应力集中而明显地遭到了严重的脆性破坏。这两次地震引起了工程技术人员对连接形式的重新审视,引起了人们对刚性连接这一传统观点的反思。从而,人们开始寻找和研究一种新型节点—梁柱半刚性节点,其基本思想是通过摩擦型高强螺栓以及连接件(角钢、端板以及T型钢等)把梁柱连接在一起。由已经得到的研究成果可知,梁柱半刚性连接节点具有较强的耗能能力,抵抗相当的地震荷载,能够提供更多的屈服容量和延性容量,同时还能节省节点的用钢量,这使得半刚性连接成为一种既经济又可靠的连接方式。 双腹板、顶底角钢连接以其具有明显的非线性特征而被称为典型的半刚性连接形式,但由于其破坏的形式比较复杂,影响因素较多等原因在国内外研究中触及很少。本文对半刚性连接节点和具有半刚性连接的整体钢框架进行了理论研究与实验分析。 连接节点是结构的重要组成部分,连接的抗震性能也直接影响着结构的抗震性能。节点抗震性能的研究是结构抗震性能研究的前提,因此本文首先对半刚性连接节点进行了理论和实验研究,主要完成了以下工作: 1.综述了半刚性连接的研究背景,介绍了国内外的研究情况,在总结和整理的基础上,对半刚性连接进行了较为系统的分类和研究方法的探讨,并针对双腹板、顶底角钢半刚性连接这种特定的半刚性连接进行了较为深入的理论研究; 2.在双腹板、顶底角钢半刚性连接试验研究分析的基础上,利用有限元方法对一个该类型节点进行了单向荷载作用下的数值模拟分析,得到了节点在单向加载作用下的应力变化及塑性区发生、发展直至破坏的整个过程; 3.在双腹板顶底角钢半刚性连接单向荷载数值模拟分析和节点单调加载试验的基础上,通过对该类型不同尺寸的节点进行循环荷载作用下的数值模拟分析和试验分析,得到了该类型节点在循环加载作用下的滞回曲线和刚度退化曲线,研究了该种连接的耗能性能和延性,初步建立起该种连接的滞回模型并确定了模型的参数,为研究半刚性连接钢框架在地震荷载作用下的性能提供理论依据和基础。 由上述得到的半刚性连接节点研究成果可知,该种连接具有良好的抗震性能。根据半刚性连接的性能,国内外专家学者开始研究具有半刚性连接的整体框架的动力性能,然而这方面的研究尚处于起始阶段,没有相对成熟的理论依据和实验基础。本文在参考国内外大量相关文献资料的基础上,主要完成了下面的工作: 1.采用拟动力实验,研究了双腹板、顶底角钢半刚性连接得整体框架结构在拟动力试验中各主要受力截面应变响应、层间刚度变化、框架的各层加速度响应、各层位移反应和基底剪力响应;研究了不同节点刚度钢框架,在不同地震荷载作用下的地震响应,分析了节点刚度对结构动力性能的影响。 2.由虚功原理和梁柱理论,推导出了半刚性连接杆单元的刚度矩阵,采用Reilay阻尼和Newmark数值积分法,使用Matlab软件对具有半刚性连接的平面钢框架结构编制了弹性时程分析程序,并使用该程序进行了大量的计算,分别分析了连接的半刚性对无柱间支撑和有柱间支撑平面钢框架结构在地震荷载下的结构响应特性。 试验和分析表明:半刚性连接具有稳定的滞回性能和良好的耗能性。具有半刚性连接的整体钢框架结构在地震荷载作用下具有良好的抗震性能。当框架采用半刚性节点时,尽管降低了框架的刚度和稳定性,但其又具有较好的延性和耗能能力,不但可以增加结构的阻尼,延长结构周期,而且可以降低振幅,从而达到降低震害的目的。无柱间支撑钢框架结构对连接的半刚性性能非常敏感,在高层钢框架结构中不宜使用转动刚度较小的半刚性连接形式。 半刚性节点和半刚性整体钢框架的抗震性能研究是工程界重点研究的课题之一,研究及应用前景十分广阔,可以为制定国家相关规范、指导工程设计和抗震减灾工作提供参考依据。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 李岩;郝际平;周琦;解琦;郭宏超;;节点域无加劲肋的钢框架栓焊连接边节点的半刚性及其初始刚度[J];工业建筑;2011年09期
2 ;槽孔套管连接的冷弯薄壁檩条分析[J];钢结构;2011年08期
3 李岩;郝际平;周琦;解琦;郭宏超;;栓焊连接钢框架钢板剪力墙结构试验研究和有限元分析[J];工业建筑;2011年07期
4 彭晓彤;顾强;;钢框架内填钢筋混凝土剪力墙混合结构破坏机理及塑性分析[J];工程力学;2011年08期
5 王琼芬;刘德稳;夏冰华;;端板厚度对端板型节点螺栓内力及变形的影响[J];有色金属设计;2011年01期
6 谭冬梅;瞿伟廉;;基于模糊聚类的网架结构有限元模型修正[J];武汉理工大学学报;2011年06期
7 谭冬梅;瞿伟廉;;基于提升小波包和模糊模式识别的结构有限元模型修正[J];振动与冲击;2011年08期
8 ;[J];;年期
9 ;[J];;年期
10 ;[J];;年期
11 ;[J];;年期
12 ;[J];;年期
13 ;[J];;年期
14 ;[J];;年期
15 ;[J];;年期
16 ;[J];;年期
17 ;[J];;年期
18 ;[J];;年期
19 ;[J];;年期
20 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 薛强;郝际平;商馥荔;;基于RBF神经网络的半刚性节点模拟[A];钢结构工程研究⑧——中国钢协结构稳定与疲劳分会第12届(ASSF-2010)学术交流会暨教学研讨会论文集[C];2010年
2 完海鹰;周涛;;双腹板顶底角钢半刚性节点研究综述[A];第五届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2005年
3 张凤文;贺小燕;谷剑;;钢框架半刚性连接节点的试验研究[A];第四届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2004年
4 施龙杰;陈宏;石永久;王元清;;钢结构半刚性梁柱节点的数值模拟分析[A];第三届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2003年
5 路克宽;高树栋;;钢结构住宅中梁柱节点的半刚性连接性能研究[A];中国钢结构协会成立二十周年庆典暨2004钢结构学术年会论文集[C];2004年
6 李黎明;李宁;陈以一;蔡玉春;;外套管式节点对多层钢框架抗震性能的影响分析[A];第九届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2009年
7 马春艳;段树金;林玉森;;榫卯连接组装钢框架自振特性试验研究[A];第19届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ册)[C];2010年
8 施龙杰;陈宏;;钢结构半刚性端板连接节点承载性能分析[A];钢结构工程研究(五)——中国钢结构协会结构稳定与疲劳分会2004年学术交流会论文集[C];2004年
9 王新堂;李晓娟;李俊华;;基于EC3分类体系的顶底角钢连接节点力学性能研究[A];钢结构工程研究(六)——中国钢结构协会结构稳定与疲劳分会2006年学术交流会论文集[C];2006年
10 徐凌;金珠;;钢框架梁柱T型键、端板半刚性节点连接试验研究与对比分析[A];钢结构工程研究(七)——中国钢结构协会结构稳定与疲劳分会2008年学术交流会论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 完海鹰;钢结构半刚性连接体系理论分析及实验研究[D];中国科学技术大学;2009年
2 刘洋;高性能优化算法与结构模型修正的研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
3 周奎;高层建筑钢框架结构几何、材料非线性分析[D];东南大学;2001年
4 章东强;新型轻钢龙骨体系结构试验研究与分析[D];武汉理工大学;2009年
5 李小伟;古建筑双跨木结构抗震性能研究[D];长安大学;2009年
6 李强;拼装式铝合金活动房承载力试验及应用研究[D];西安建筑科技大学;2011年
7 郭宏超;半刚性框架—钢板剪力墙结构抗震性能研究[D];西安建筑科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 熊洁;顶底角钢半刚性节点的试验与理论分析[D];南昌大学;2011年
2 王冉;一般半刚性节点连接框架结构分析研究[D];石家庄铁道大学;2012年
3 文鹏;半刚性节点单层柱面网壳试验及其稳定性研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
4 陈敏;半刚性节点连接对门式钢管模板支架受力性能的影响[D];中南大学;2012年
5 彭登峰;钢框架梁型钢混凝土柱半刚性节点的滞回性能研究[D];广州大学;2012年
6 张行;钢结构住宅框架半刚性节点分析研究[D];武汉理工大学;2003年
7 毛军朋;特高压输电塔半刚性K型节点受力性能分析[D];重庆大学;2012年
8 邹磊;带支撑的钢框架梁柱节点的力学性能研究[D];兰州理工大学;2012年
9 巩俊松;双腹板—顶底角钢的半刚性节点低周疲劳性能研究[D];合肥工业大学;2006年
10 刘伯顺;端板连接钢框架半刚性节点受力性能的有限元分析[D];山东科技大学;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978