钢框架变截面柱异型节点抗震性能及含该类节点柱计算长度分析

摘要

目前,随着钢结构应用的深入,大型工业建筑、高层民用建筑的发展,异型节点应运而生。对于异型节点,我国现行规范没有明确的可用公式和构造措施,依靠的仅是工程实践经验。近几年,已有对变截面梁异型节点抗震性能的理论研究,而变截面柱异型节点的抗震性能还有待研究。
　　为此本文运用ANSYS首先建立异型节点有限元模型与节点试验结果进行比较分析,验证试验结果的合理性及有限元模拟的可行性,同时建立6条应力路径对异型节点的应力分布进行分析;然后在试验的基础上,建立一系列的异型节点有限元模型,以轴压比,钢材强度,柱截面高度比(简称“柱高比”)为控制参数,研究这三个控制参数对异型节点构件承载能力的影响;另外考虑柱顶受同一竖向荷载作用时,异型节点钢材强度和柱高比对承载力的影响,通过这部分的分析补充扩展试验控制参数的影响;最后推导了含异型节点钢框架变截面柱的等效刚度公式,对有侧移的钢框架柱的计算长度系数公式进行修正,并对节点处不同柱高比的钢框架柱的计算长度系数进行比较,同时与规范的计算长度系数作比较分析。
　　研究表明,有限元模拟分析是准确有效的,异型节点具有良好的抗震性能,适用于实际工程;各控制参数对异型节点构件承载力的影响是节点构件的承载力随轴压比的提高而降低,同一轴压比下承载力变化与柱高比不呈线性关系,钢材强度高的异型节点构件承载力随着轴压比的增大而降低的幅度要大于钢材强度低的节点;含异型节点钢框架柱的修正计算长度系数和相应修正的临界力Pcr与规范中的计算值相差不大,说明对不考虑P效应的上下柱变截面异型节点有侧移钢框架的整体稳定分析可以直接按普通节点钢框架进行分析。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 钢框架异型节点的概述

1.3钢框架异型节点的类型

1.4 钢框架节点国内外研究进展

1.5 本文研究的方法及内容

第二章 变截面柱异型节点有限元模型的建立及分析

2.1 有限元法分析软件的选择

2.2 试验概况

2.3 有限元程序的选取

2.4有限元计算结果与试验结果比较

2.5 节点应力分析

2.6 本章小结

第三章 变截面柱异型节点各控制参数分析

3.1 有限元模型的设计及建立

3.2 正反向承载力比较

3.3 轴压比对异型节点构件承载力的影响

3.4 钢材强度对异型节点构件承载力的影响

3.5 柱高比对异型节点构件承载力的影响

3.6 同一竖向荷载下各参数的影响

3.7节点板件应力应变分析

3.8本章小结

第四章 含异型节点钢框架柱的计算长度分析

4.1 变截面柱的等效刚度计算

4.2 含异型节点有侧移框架柱的稳定计算

4.3 算例

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 需要进一步研究的内容

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文

攻读硕士学位期间参与的科研项目