影響方管柱H型鋼梁隔板貫通式節(jié)點承載力的參數(shù)分析

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武漢理工大學(xué) 碩士學(xué)位論文 冷彎方管柱-h型鋼梁節(jié)點連接承載力研究 姓名：吳院生 申請學(xué)位級別：碩士 專業(yè)：結(jié)構(gòu)工程 指導(dǎo)教師：謝偉平;蔡玉春 20051101 冷彎方管柱-h型鋼梁節(jié)點連接承載力研究 作者：吳院生 學(xué)位授予單位：武漢理工大學(xué) 被引用次數(shù)：4次 參考文獻(40條) 1.karamanlidisd.hgesch-karamanlidsgeometricallyandmateriallynonlinearfiniteelementanalysis ofthin-walledframe:numericalstudies1986(04) 2.舒贛平.孟憲德.王培輕鋼住宅結(jié)構(gòu)體系及其應(yīng)用[期刊論文]-工業(yè)建筑2001(8) 3.管

以鋼管混凝土平面k型節(jié)點為研究對象,采用三維實體單元模擬鋼管與混凝土,考慮材料非線性、鋼管與混凝土接觸非線性以及幾何非線性,討論在節(jié)點荷載作用下結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布、塑性發(fā)展、極限承載力和破壞模式,并對影響節(jié)點承載力的諸參數(shù)進行詳細分析。根據(jù)參數(shù)分析結(jié)果得出幾點結(jié)論,可為鋼管混凝土桁架節(jié)點的設(shè)計提供參考依據(jù)。

建立波紋腹板h型鋼梁的受力模型,按照板的穩(wěn)定理論分別給出了波紋腹板局部屈曲和整體屈曲的抗剪承載力理論公式,并設(shè)計4根構(gòu)件進行了試驗及有限元數(shù)值模擬分析,研究了不同的波紋尺寸、腹板厚度等因素對構(gòu)件承載力的影響.試驗結(jié)果表明:若波紋尺寸設(shè)計得當,腹板剪切強度可以達到甚至超過鋼材的剪切屈服強度,而有限元方法能夠有效預(yù)測構(gòu)件承載力和破壞模式.最后結(jié)合理論分析和試驗研究提出了波紋腹板h型鋼的設(shè)計建議.

利用ansys有限元程序,研究了材料非線性條件下兩端固接時負公差和初彎曲對冷彎薄壁型鋼組合方管柱極限承載力的影響。分析結(jié)果表明:冷彎薄壁型鋼組合方管柱中,初始缺陷對其極限承載力的影響不能忽略;當僅存在負公差時,冷彎薄壁型鋼組合方管柱的極限承載力降低7%~13%;當僅存在初彎曲時,冷彎薄壁型鋼組合方管柱的極限承載力降低可達6%,且初彎曲對短柱的極限承載力要比對長柱的影響小。當同時存在初彎曲和負公差時,柱的極限承載力降低不是兩種影響的簡單相加。

為研究波紋腹板h型鋼梁的受彎性能,首先對其進行理論分析,得出波紋腹板h型鋼梁的承載力完全由上、下翼緣提供,腹板不承擔彎曲正應(yīng)力,并提出受彎承載力的理論計算式。設(shè)計完成2個試件的受彎承載力試驗,得到了試件的荷載-位移曲線、極限荷載和破壞形態(tài)等。試驗結(jié)果證明了所提出理論分析模型的正確性,并驗證了所提出的承載力計算式是安全合理的。為了進一步驗證理論分析模型,同時支持參數(shù)分析,采用有限元方法對波紋腹板h型鋼梁的受彎性能進行數(shù)值模擬。有限元方法和試驗得到極限彎矩等結(jié)果較為接近,試驗梁的破壞彎矩超過理論塑性彎矩20%以上。通過參數(shù)分析可知:稠密腹板波形及較小的翼緣寬厚比能夠提高極限彎矩;腹板高厚比對極限彎矩無顯著影響。

通過有限元數(shù)值分析方法,開展了不同支管偏心距及主管徑厚比對插板連接管節(jié)點極限承載力的影響研究。負偏心越大,節(jié)點承載能力隨之增強,節(jié)點板材料也越經(jīng)濟;同時需留意,負偏心并不一定總是有利的?？傊?偏心距及主管徑厚比的影響應(yīng)在工程設(shè)計中加以合理、有效的利用。

基于假定的合理的鋼管混凝土核心短柱各部分材料本構(gòu)模型,依據(jù)力的平衡和變形協(xié)調(diào)兩個條件,建立了組合柱軸壓承載力分析力學(xué)模型;據(jù)此分析了位置系數(shù)、鋼管含鋼率、配箍特征值及混凝土強度等參數(shù)對其柱軸壓承載力提高百分率的影響,并建議了較為經(jīng)濟的組合柱參數(shù)范圍,其結(jié)論可為工程應(yīng)用提供依據(jù)。

為了得到可靠的套管插接節(jié)點設(shè)計參數(shù),采用ansys有限元程序建立了非線性有限元模型,對考慮接觸影響時套管插接節(jié)點承載力進行了數(shù)值分析,分析了相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)對節(jié)點承載力的影響。結(jié)果表明:管節(jié)點承載力及剛度均隨套管長徑比和主、套管長度比的增大而增大;主管與套管厚度相等時管節(jié)點承載力最大;管間間隙0.5~2.0mm范圍內(nèi)改變主、套管直徑配合對管節(jié)點承載力影響不大。

采用有限元軟件ansys建立了對單肢冷彎c型鋼梁柱節(jié)點的有限元模型,探討了槽鋼翼緣寬度、螺栓直徑和材料屈服強度對節(jié)點屈曲荷載和螺栓孔變形的影響。研究表明:槽鋼翼緣寬度、節(jié)點處螺栓的直徑對梁柱連接節(jié)點屈曲荷載的影響不大,而材料的屈服強度對連接節(jié)點屈曲荷載的影響比較大。同時,試件發(fā)生畸變屈曲時螺栓孔變形比較小,一般都小于2.5mm。

rc框架變梁變柱中節(jié)點承載力研究——本文分析了梁柱截面尺寸、節(jié)點配箍率、軸壓比等因素對變梁變柱中節(jié)點承載力的影響。變梁變柱中節(jié)點通裂發(fā)生在大核心區(qū)，最終形成大核心破壞。該類節(jié)點抗震承載力較常規(guī)節(jié)點劣化，核心區(qū)通裂荷載約為91％極限荷載。變梁變柱中...

對不同加載方式和不同加固模式下的碳纖維增強復(fù)合材料(cfrp)加固h型鋼梁進行了兩組比較試驗,并對試驗結(jié)果進行了綜合分析。通過對試驗結(jié)果的比較分析,給出了各種加固方式下的鋼梁的極限承載力變化及cfrp布和鋼梁的各項力學(xué)性能,得出了一些具有工程指導(dǎo)意義的結(jié)論。

內(nèi)嵌多塊鋼板銷式連接是現(xiàn)代重型木結(jié)構(gòu)節(jié)點連接方式中最為有效的一種,被越來越廣泛地使用在木結(jié)構(gòu)節(jié)點連接中。在實際工程中,由于制作誤差,通常木構(gòu)件的開槽寬度大于鋼板厚度,可能對連接節(jié)點的承載力有一定影響。為了更好地了解開槽寬度對承載力的影響,基于johansen屈服理論推導(dǎo)了考慮開槽誤差時內(nèi)嵌三塊鋼板承載力的計算公式,并進一步分析了開槽誤差對其承載力的影響。分析結(jié)果表明,連接節(jié)點的承載力隨開槽誤差的增加而減小,所以在實際木工程連接節(jié)點中應(yīng)盡量降低開槽誤差。

波紋鋼板管涵在我國的應(yīng)用和研究尚處于起步階段,目前亦無此類涵洞的設(shè)計或施工規(guī)范。為在設(shè)計計算、安裝施工中探討一個可靠的理論依據(jù),本文將就影響波紋鋼板橢圓形管涵承載力的諸主要因素做初步的論述。

為研究方鋼管混凝土柱與鋼梁受拉翼緣連接的結(jié)構(gòu)性能,對新型節(jié)點-外肋環(huán)板節(jié)點梁翼緣受拉模型的傳力機理進行了分析,提出了基于屈服線理論的節(jié)點承載力計算公式。采用正交試驗法設(shè)計了10個節(jié)點模型試件并進行靜力拉伸試驗,研究了方鋼管混凝土柱與鋼梁翼緣連接的結(jié)構(gòu)性能,介紹了各試件的破壞過程及特征,并對節(jié)點承載力實測值和理論計算值進行了比較分析。研究結(jié)果表明,外肋環(huán)板節(jié)點梁翼緣受拉模型具有較高的承載力和良好的延性,影響節(jié)點承載力的主要因素是豎向肋板的截面尺寸,水平環(huán)板的寬度對節(jié)點的承載力影響不大,但在鋼管中填充混凝土有利于提高節(jié)點的屈服承載力和剛度,理論分析提出的計算公式較好的預(yù)測了節(jié)點模型的屈服承載力。

殘余應(yīng)力對h型鋼柱構(gòu)件極限承載力的影響 摘要：近年來，隨著國產(chǎn)熱軋h型鋼投入生產(chǎn)后，使得h型鋼廣泛使用。然而， 由于熱軋h型鋼的殘余應(yīng)力存在使得鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件中某些部位提前進入塑性狀態(tài)，使構(gòu)件 極限承載力降低，而目前在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件極限承載力計算中，尚未找到一種很好的方法， 來直接考慮殘余應(yīng)力的影響。隨著計算機普及應(yīng)用和數(shù)值分析方法的不斷發(fā)展，可以通 過計算機建立與實際吻合的構(gòu)件模型，較準確、快捷地計算出殘余應(yīng)力影響下的構(gòu)件極 限承載力。因此，本文以h型鋼為研究對象，運用大型有限元軟件ansys建立殘余應(yīng) 力模型，將殘余應(yīng)力作為初應(yīng)力加入到有限元模型中，著重考慮殘余應(yīng)力對h型鋼構(gòu)件 極限承載力的影響，并與gb50017—2003鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范對于實腹式軸心受壓構(gòu)件的極限 承載能力設(shè)計值和切線模量理論值對比，分析我國對于鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范對于實腹式軸心受壓 構(gòu)件的極限承載能力設(shè)

殘余應(yīng)力對h型鋼柱構(gòu)件極限承載力的影響 摘要：近年來，隨著國產(chǎn)熱軋h型鋼投入生產(chǎn)后，使得h型鋼廣泛使用。然而， 由于熱軋h型鋼的殘余應(yīng)力存在使得鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件中某些部位提前進入塑性狀態(tài)，使構(gòu)件 極限承載力降低，而目前在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件極限承載力計算中，尚未找到一種很好的方法， 來直接考慮殘余應(yīng)力的影響。隨著計算機普及應(yīng)用和數(shù)值分析方法的不斷發(fā)展，可以通 過計算機建立與實際吻合的構(gòu)件模型，較準確、快捷地計算出殘余應(yīng)力影響下的構(gòu)件極 限承載力。因此，本文以h型鋼為研究對象，運用大型有限元軟件ansys建立殘余應(yīng) 力模型，將殘余應(yīng)力作為初應(yīng)力加入到有限元模型中，著重考慮殘余應(yīng)力對h型鋼構(gòu)件 極限承載力的影響，并與gb50017—2003鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范對于實腹式軸心受壓構(gòu)件的極限 承載能力設(shè)計值和切線模量理論值對比，分析我國對于鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范對于實腹式軸心受壓 構(gòu)件的極限承載能力設(shè)

開展了2個構(gòu)造不同的矩形鋼管混凝土柱—h型鋼梁隔板貫通式節(jié)點試驗,重點研究了低周反復(fù)荷載下節(jié)點的滯回曲線、破壞形態(tài)、位移延性等指標.結(jié)果表明2個節(jié)點的破壞形態(tài)均為梁端形成塑性鉸;實現(xiàn)了"強柱弱梁"、"強節(jié)點弱構(gòu)件"的設(shè)計目標;2個節(jié)點的滯回曲線均呈梭形,表現(xiàn)出較好的耗能性能;節(jié)點構(gòu)造對其位移延性影響顯著.

將現(xiàn)有外環(huán)板式節(jié)點進行改進，構(gòu)成一種新型、高效的節(jié)點。在現(xiàn)有節(jié)點研究基礎(chǔ)上，建立節(jié)點計算承載力的塑性鉸線模型，推導(dǎo)塑性鉸線的承載力計算式，得到受拉翼緣的極限拉力，并提出節(jié)點的極限承載力計算方法。

基于隔板貫通節(jié)點在地震作用下的破壞調(diào)查結(jié)果,提出了一種改善鋼梁翼緣與隔板連接處受力性能的新型節(jié)點——倒角放坡型隔板貫通節(jié)點。對7個十字形節(jié)點試件進行了靜力拉伸試驗,研究了隔板貫通式連接中方鋼管混凝土柱與鋼梁受拉翼緣的連接性能,分析了鋼梁翼緣與隔板連接構(gòu)造以及澆注孔直徑、隔板厚度、鋼管的寬厚比等參數(shù)對節(jié)點局部受拉承載力的影響,并將試驗得到的承載力與規(guī)程公式計算結(jié)果進行了比較。研究結(jié)果表明:倒角放坡型隔板貫通節(jié)點具有較好的承載力和延性;影響節(jié)點承載力的主要因素是隔板的厚度、澆注孔徑和鋼管的寬厚比,在鋼管中填充混凝土有利于提高節(jié)點的屈服承載力和剛度;對于填充混凝土的試件,采用公式計算節(jié)點承載力偏于保守。

矩管桁架在節(jié)點區(qū)域容易出現(xiàn)主管管壁的局部屈曲和撕裂,針對該問題的強化解決方式,結(jié)合某鐵路客運站房鋼結(jié)構(gòu)工程,提出了矩管桁架節(jié)點局部強化的工藝力學(xué)性能問題。設(shè)計了總共112個數(shù)值分析模型,基于微動力阻尼非線性靜力方法,分析了k形外套加強節(jié)點、無加強節(jié)點的力學(xué)性能,研究了外套加強的優(yōu)越性;通過改變節(jié)點的設(shè)計參數(shù)τ,β,研究節(jié)點承載力性能的差異,給出外套管構(gòu)造參數(shù)α,d取值的范圍及其適用條件。數(shù)值分析結(jié)果表明,外套加強節(jié)點具有良好的工藝力學(xué)性能,可供工程設(shè)計參考。

對包含環(huán)形節(jié)點板的鋼管節(jié)點承載力進行研究,有助于深入了解該類型節(jié)點的力學(xué)行為。設(shè)計制作了2個規(guī)格的4個試件,并進行了拉和壓的足尺承載力試驗。建立有限元模型進行了非線性有限元計算,計算結(jié)果和試驗結(jié)果與中國規(guī)范計算結(jié)果進行了比較。結(jié)果表明,有限元分析和試驗結(jié)果較為接近,而規(guī)范所給出的承載力明顯偏小。