浅谈不设置水平加劲板的箱形柱-h型钢梁刚性连接中节点的强度设计条件

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1、重庆大学硕士学位论文不设置水平加劲板的箱形柱-H型钢梁刚性连接中节点的强度设计条件姓名：方松青申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：崔佳20070430中文摘要摘要钢框架是多高层建筑钢结构中主要的结构形式，箱形柱与H型钢梁刚性连接节点是钢框架结构中最常见的节点形式之一。在传统的梁柱刚性节点构造中，通常在梁翼缘对应的箱形柱内设置水平加劲隔板以有效的传递梁端弯矩，提高节点的刚度和节点域的承载力。钢结构设计规范(GB50017-2003)中明确的规定了工字形梁与H形柱刚性连接时，当节点区满足一定条件，柱腹板可不设置横向加劲肋，而对箱形柱连接的情况未加任何说明。本文研究的目的就是弄清楚在非抗

2、震条件下，不设置水平加劲板的箱形柱与在同一条直线上的H型钢梁刚性连接形成的全焊接中节点的强度设计条件。然而国内外对此种形式的节点研究尚不够完善，导致没有完整且系统的分析方法可供借鉴。但是可以综合运用国内外已经研究比较成熟的板件的受拉性能、屈服线形式等理论以及板件极限承载力的计算方法对本文的梁一柱节点进行分析，基于此，做了以下主要研究工作：①从建立有限元力学模型出发，合理的选择了有限元分析的各个模型。在模型的建立过程中做了一些假设，如不考虑焊接残余应力和初始缺陷的影响，构件采用理想的弹．塑性材料，考虑对接焊缝与构件具有同样的材质等。合理的模型对研究影响节点性能的因素起到关键性的作用，本文通

3、过固定梁截面不变，变换柱截面的宽度、壁厚和固定柱截面，改变梁翼缘板的宽度两种方式来进行组合。②对模型进行有限元分析，整理分析后的数据并且总结出影响节点性能的因素。分析过程中对模型施加荷载时首先通过选择合适的轴压比来确定柱轴力并对施加于柱顶；再对梁自由端施加节点集中力，随之进入分析直到程序结束计算。通过对分析数据的整理，描绘出关键点的P．A曲线，并由此确定柱宽度，柱翼缘厚度，柱宽厚比，和柱与梁翼缘宽度比四个因素对节点性能的影响关系。⑧根据屈服线形式，推导出在强度条件下当不设置水平加劲板的箱形柱与H型钢梁刚性连接形成中节点时，柱壁板厚度的限制条件。计算时采用等强原则，即屈服线承载力不小于H型

4、钢梁翼缘传来的水平力。最后将有限元模型分析的结果和建议公式计算出来的结果进行比较，简化公式并验证本文的思路和方法是可行的。本文采用ANSYS程序对模型进行建模分析，通过分析大量算例的计算结果，归纳得出了不设置水平加劲肋的箱形柱．H型钢梁刚性连接的节点强度设计条件。关键词：箱形柱，加劲板，屈服线，全焊中节点，强度设计，非线性有限元分析英文摘要ABSTRACTSteelflameisthemajorformwidelyemployedinthehigh-risebuildingsofsteelstructure．Therigidbox-column·and-H-beamjointisthep

5、rimarywaypopularlyusedinsteelflamestructure．Inthetraditionalcolumn-beamjoint，twostiffingplatesaresetinthebox—column，theheightofwhichusuallycorrespondstotwoflangesofH—beam．Indoingso，thetwoplateswilleffectivelytransfertheforceconcentratingonthebeamendtothebox—columnandimprovetherigidityofthejointan

6、dthecarryingcapacityofthejointregion．ChineseCodeforDesignofSteelStructure(GB50017·2003)regulatesthatwhenH-beamisrigidlyconnectedtoH-colunm，thestiffingplatesarenotnecessarilysetinthecolumnwebifthejointregionsatisfiescertainconditions．However,thecodedoesn’taccountfortheinstancethatH-beamisrigidlyco

7、nnectedtobox-column．ThedissertationistoresearchthestrengthdesignconditionofthemiddlejointwhentwoH-beamsformahorizontallineandrigidlyconnecttobox·columnwithoutstiffingplatesundernon-aseismaticconditions．However,therelev