新型自复位钢框架结构体系有限元分析

摘要

1994年美国加州北岭地震和1995年日本神户地震发生之后，传统节点在人们心中的地位彻底颠覆了，大部分传统节点都发生了脆性破坏，此现象引起了社会各界学者的广泛关注。因此，具有自复位功能且残余变形较小的结构对一个建筑来说是极其重要的，现阶段自复位钢框架节点在国内的研究还相对较少，但在国际上已经有许多学者针对此类钢框架节点做过试验。本文通过有限元分析软件Abaqus6.10来模拟这种新型的具有自复位能力的钢框架节点，这种节点的连接方式是通过角钢将梁与柱栓接，钢绞线穿过柱翼缘沿梁长均匀布置并进行锚固，利用温降法使钢绞线产生初始预应力，使得梁柱压紧，从而节点的承载力和抗弯刚度就能够达到正常使用的要求，钢绞线在这里还有一个作用就是使结构具有自复位的能力，在地震发生后给结构提供回复力。角钢的主要作用是耗能，在地震发生时该类节点利用角钢进行耗能，梁柱等主要受力构件则始终处于弹性阶段，震后只需要更换角钢即可。
　　通过对试件参数的选择，本文在研究单调荷载作用时建立了12个节点模型，循环加载时主要研究了6个自复位节点和1个传统的焊接节点，分别对这7个节点进行了循环加载的模拟。然后将有限元模拟结果与已有的实验结果相对比，发现吻合较好，利用模拟结果分析角钢厚度，初始预应力大小，钢绞线数量以及位置对结构的承载力，刚度和耗能性能的影响。
　　节点只是反映结构的局部效应，为了将结构的整体效应很好的反映出来，本文在节点分析的基础上利用Abaqus6.10建立了6个框架模型，5个具有自复位能力的半刚性框架，一个传统框架。通过对比这六个框架模型的研究结果发现：相比于传统框架，自复位框架的变形能力明显较好，当框架中设置支撑时，其承载力和抗侧移刚度都有很大提高，而且当支撑类型和布置位置不同时，对框架的力学性能影响也不同。自复位框架塑性铰出现的较传统框架晚，有的甚至不会出现塑性铰，震后梁柱均没达到屈服，使结构体现出较好的延性和耗能性能。

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1绪论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容和论文结构

2 自复位节点的力学性能研究

2.1 半刚性节点的连接分类方法

2.2 自复位节点弯矩转角（M－θ)曲线模型

2.3 自复位节点的建模过程

2.4 自复位节点有限元结果分析

2.5 本章小结

3 循环荷载作用下自复位节点的有限元分析

3.1 引言

3.2 有限元模拟结果和试验结果对比分析

3.3 有限元分析结果

3.4节点力学性能的影响因素

3.5 本章小结

4 钢框架的理论分析

4.1 钢结构框的优点

4.2 钢结构框架体系简介

4.3 钢框架结构的内力分析与计算

4.4 自复位钢框架结构简介

4.5 有限元软件分析的相关介绍

4.6 本章小结

5 钢框架与半刚性框架的有限元模拟

5.1 有限元建模

5.2 钢框架在单调荷载作用下的结果分析

5.3 钢框架在循环荷载作用下的结果分析

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录