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钢框架抗侧力体系连接性能研究

吴芸  
【摘要】: 钢结构的应用和研究历史久远,技术上日趋成熟。但是,钢结构住宅体系的研究与应用在我国还处在起步阶段。从技术角度来讲,如何使钢结构适应住宅建筑的特点,满足住宅产业化发展的需要,还有许多问题有待于进一步研究,如钢框架抗侧力体系、梁柱连接性能、墙体、楼面体系的选用等。本文针对钢结构住宅体系中亟待解决的若干问题,完成了三榀1:2钢框架模型和八个足尺比例的梁柱连接模型在低周往复荷载作用下的试验,进行了以下几个方面的深入研究: 1 进行了顶底角钢连接、带双腹板顶底角钢连接等半刚性连接及狗骨式刚性连接这三种连接类型共八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下的弯矩—转角关系、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。 2 研究表明,狗骨式刚性连接是一种旨在改善梁柱连接变形性能,避免脆性破坏发生的有效连接形式。本文对狗骨式连接节点和框架进行了试验研究和有限元分析。了解了狗骨处应力发展状况;探讨了刚性连接发生脆性破坏的原因;并强调指出梁柱连接处焊缝的焊接质量,对能否发挥狗骨式削弱的作用,达到预期的设计目的是至关重要的,必须予以重视。 3 本文提出了一种简化分析力学模型,用于角钢连接的分析。建立了两种角钢连接的弯矩—转角多折线关系曲线。将该模型用于半刚性框架分析,所得出的计算结果与试验吻合良好。同时探讨了连接形式对钢框架性能的影响。 4 进行了两榀半刚性连接和一榀狗骨式连接平面钢框架结构的拟静力试验。通过试验考察了半刚性连接和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;了解了不同连接形式的结构在达到极限承载力后的破坏形态和塑性铰出现的顺序。 5 本文利用数值模拟技术完善试验研究,采用不同的单元类型对钢框架进行了非线性分析。不仅计算结果与试验结果吻合良好,还进一步揭示了试验中难以发现的现象。 最后,在总结论文工作的基础上,提出了本课题尚待解决的问题。


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