新型方钢管混凝土柱-钢梁全螺栓连接节点静力有限元分析

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1、DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofStructuralEngineeringFINITEELEMENTANALYSISOFNEWTYPEALL-BOLTSCONNECTIONSOFCONCRETE-FILLEDSQUARETUBULARCOLUMNANDSTEELBEAMbyWuNanSupervisor:AssociateProf.ZhaoXinNovember2012河北工业大学硕士学位论文新型方钢管混凝土柱-钢梁全螺栓

2、连接节点静力性能有限元分析摘要随着钢管混凝土结构的快速发展，相应的节点形式也不断完善，几种研究较为成熟的方钢管混凝土柱—H型钢梁节点也已编入相应的规程。然而现有的某些节点形式由于传力途径不够明确，现场焊接影响节点质量等局限性不能完全满足实际工程的要求。因此，有必要提出和研究新的节点连接类型，只有进一步丰富和完善节点形式及其设计理论，才能使方钢管混凝土结构应用空间得到进一步拓展。针对这种现状，本课题组提出了一种新型的半刚性节点形式——穿芯高强螺栓－∏型板节点。此类节点通过∏型板和螺栓将方钢管混凝土柱与钢梁连在一起，安装简单方便，通

3、过避免现场焊接可以有效的保证节点的施工质量，同时能够保证节点的承载力和刚度，改善力的传递途径，丰富了节点的连接形式。在已完成的单调静力加载试验的基础上，本文对试验中的两个双T板式连接和2个∏型板连接共四个边节点试件进行了有限元模拟，详细分析了各个组件的应力分布及破坏现象，有限元结果和试验数据的对比结果显示，有限元模型能够模拟试验中节点的受力性能，更充分地展现节点破坏过程中的细节因素。在模拟试验节点的基础上，本文对∏型板连接节点进行了更进一步的研究，通过增强试验中∏型板连接的受力薄弱部位建立了基准模型，并在此基准模型的基础上进行了

4、破坏模式分析和弯矩－转角关系的影响因素分析。通过对弯矩-转角曲线的研究，拟合出此类节点的弯矩与转角关系的公式，为今后的研究及应用打下了基础。关键词：方钢管混凝土柱，钢梁，半刚性节点，∏型板，有限元模拟，弯矩－转角关系i新型方钢管混凝土柱--钢梁全螺栓连接节点静力性能有限元分析FINITEELEMENTANALYSISOFNEWTYPEALL-BOLTSCONNECTIONSOFCONCRETE-FILLEDSQUARETUBULARCOLUMNANDSTEELBEAMABSTRACTWiththerapiddevelopment

5、ofconcretefilledsteeltubestructure，thecorrespondingnodeformalsoconstantlyimprove.Severalrelativelymatureresearchofsquaresteeltubeconcretecolumn-Htypesteelbeamnodehasenrolledinthecorrespondingprocedures.However,nodequalitycannotfulfilltherequirementsofpracticalenginee

6、ringduetothevaguetransmissionwayandthelimitationofsitewelding.Therefore,itisnecessarytoputforwardnewconnectiontype.Onlyfurtherenrichandperfectthestructureformandnodeprocessing,cancausethefurtherdevelopmentofthesquaresteeltubeconcretestructureapplicationspace.Accordin

7、gtothepresentsituation,Ourresearchgroupputforwardanewtypeofsemi-rigidnodesform—Wearcorehighstrengthbolt-∏typeplatenode.Thiskindofnodewhichcanmakessquaresteeltubeconcretecolumnandsteelbeamtogetherthroughthe∏typeplateandboltiseasyforinstallation.Inaddition,itcaneffecti

8、velyguaranteetheconstructionqualityofnodeandsignificantlyimprovethenodeofthebendingmomentcapacity,improvetheforcetransferwayandenri