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双腹板顶底角钢连接节点的弹塑性分析

程彩霞  
【摘要】:由于钢结构体系具有自重轻,安装容易,施工周期短,抗震性能好,投资回收快,环境污染少,工程受损或报废后,钢材可再生利用等优点,钢结构在我国的应用范围越来越广,一些重工业、基础设施、大型公共建筑、桥梁、高层建筑、住宅体系等诸多方面,都有一定的市场。而梁柱节点的设计又是钢结构框架中的关键,传统的设计和分析都将节点简化为完全刚接或理想铰接,即:梁柱之间要么不能传递弯矩,梁和柱的转动保持相互独立;要么认为框架在受力变形后,梁和柱之间的夹角保持不变。这种简化大大减少了钢框架的分析和设计过程,但基于该假定的结构设计可能不安全或偏于保守的,因为在实际工程中的连接是具有半刚性特性的。对于半刚性节点的研究,国外学者已经作了一些工作,而我国在这方面的研究起步较晚,目前还没有专门的钢结构连接规范,仅仅在《钢结构设计规范》中对于梁柱的连接给出了一般规定。梁柱的连接一般假定为两种类型:刚性连接和铰接,并且在设计时只考虑弹性阶段的受力情况。为了更好地研究节点的半刚性性能,本文选取一种典型的半刚性节点—带双腹板的顶底角钢的连接节点进行弹塑性数值分析。 本文采用目前国际上比较流行的大型通用有限元软件ANSYS,对带双腹板的顶底角钢的连接节点进行三维非线性有限元分析,有限元模型中采用了较复杂的带有中间节点的10节点实体单元SOLID92、8节点实体单元SOLID45、接触单元CONTA174和TARGE170四种单元类型,充分考虑了材料非线性、几何非线性以及状态非线性的影响,得出了此种连接的弯矩-转角(M-θ)性能曲线,


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