梁端加盖板节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接边框架节点滞回性能的有限元分析

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1、分类号:TU39110710-2012128048硕士学位论文梁端加盖板节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接边框架节点滞回性能的有限元分析张宝存导师姓名职称卢林枫副教授申请学位类别工学硕士学科专业名称结构工程论文提交日期2015年6月1日论文答辩日期2015年6月11日学位授予单位长安大学FiniteElementAnalysisResearchontheHyhystereticBehaviorofCover-plateReinforcedofBoxStrengthen-jointRegionConnectionofFringeFrameforWeakAxisofI-

2、sectionColumnADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhangBaocunSupervisor：AssociateProf.LuLinfengChang’anUniversity,Xi’an,China摘要节点域箱形加强式工字形柱弱轴连接作为一种新型的连接形式，在单调荷载试验中已被证明具有良好的力学性能，为进一步探究其在循环荷载下的力学性能，本文进行了边框架节点在低周反复荷载作用下的ABAQUS有限元模拟研究。本文重点研究了标准型节点和盖板加强型节点，通过一系列有限元的变参数分析和数据处

3、理，研究了节点和关键构件的破坏机理、连接焊缝的应力分布、M曲线、刚度分类、刚度和延性的匹配等问题，同时还针对盖板加强型节点的不足进行了改进分析。得到的结论主要如下：1.标准型节点和盖板加强型节点均能达到强节点域的特点，在有侧移框架中均属于半刚性连接，两种节点的梁翼缘连接焊缝处的应力沿梁宽方向均呈现不利的V型分布；盖板可以控制塑性铰远离连接处，能显著提高节点的初始转动刚度和承载力，并有着较为理想的延性和耗能能力。2.节点在较高的轴压比下有成为强柱弱梁的趋势，并且抗震性能也会大大劣化，新型连接节点的轴压比应控制在0.6以内；3.相对于高度，蒙皮板的厚度对节点的刚度

4、和延性有更直接和明显的影响，应保证最小的蒙皮板厚度来确保节点具有足够的转动刚度和塑性转动能力。3.盖板长度和厚度对节点性能影响较大，过大或过小都会降低节点的抗震性能，研究证明盖板长度和厚度分别取0.5倍的梁截面高度和翼缘厚度时，节点的性能较为理想；4.梁的刚度增大会提高节点的承载力，柱的刚度增大则会提高节点的转动刚度，因此，梁柱线刚度比应该控制在一定的范围内；5.由于蒙皮板形成的箱形构造使节点域大大加强，因此，柱子绕强轴弯曲不会明显降低弱轴连接的受力性能，存在强轴连接，弱轴连接仍然有较好的抗震性能。6.梁翼缘板式连接可以明显减小梁翼缘连接焊缝的尺寸，并能显著的改善

5、连接焊缝边缘处的应力集中；而在蒙皮板后加焊竖向隔板可以增强节点的刚度，放松对蒙皮板厚度的要求，其也能促使应力从连接焊缝的边缘向中间区域转移；最后，对本文内容的后续研究进行了展望，给出了后续研究的内容及方向。关键词：弱轴连接，蒙皮板，低周反复荷载，ABAQUS有限元模拟★研究得到国家自然科学基金资助项目(51278061)的资助iAbstractAsanewconnectionform,boxstrengthen-jointregionofbeam-columnconnectionhasshowngreatmechanicalproperties.Inorderto

6、furtherexploreitsmechanicalpropertiesundercyclicloading,thepapercarriedontheABAQUSfiniteelementsimulationofsideframejointsunderlowcyclicloading.Thispaperfocusesonthestandardjointandcover-platereinforcedjoint,byvaryingtheparametersofaseriesoffiniteelementanalysisanddataprocessing,andst

7、udiedthefailuremechanismandkeymemberofthenodes,theconnectionseamstressdistributioncurve,stiffnessclassification,stiffnessandductilityofmatchingandotherissues,atthesametime,thispaperalsomadeimprovementaimingattheshortcomingofthecover-platereinforcedjoint.Theconclusionsareasfollows:1.St

8、andar