柱高强螺栓拼接节点受力分析及其在钢框架中的应用

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1、密级：公开工学硕士学位论文柱高强螺栓拼接节点受力分析及其在钢框架中的应用TheMechanicalPerformanceAnalysisOfHigh-strengthBoltedJointsAndItsApplicationInSteelFrame培养单位：土木工程学院专业领域：结构工程学生姓名：谢小峰指导教师：段树金教授二〇一八年六月独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得石家庄铁道大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同

2、工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解石家庄铁道大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》和编入《中国学位论文全文数据库》。本人授权石家庄铁道大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。(保密的论文在解密后应遵守此规定)作者签名：日期：导师签名：日期：摘要在钢框架结构中，框架柱作为重要构件之一，对结构的承载能力、受力性能以及抗变形能力的影响较大，其拼接节

3、点是钢框架的关键节点。本文基于国内现行的设计方法，设计出利用高强螺栓和拼接盖板进行连接的柱拼接节点，其翼缘板上设置有长圆形滑移孔，从而利用翼缘板与盖板摩擦进行耗能。本文利用力学知识重点分析了节点拼接截面的受压与受弯情况，获得其简化的荷载-位移曲线和弯矩-转角曲线。利用ANSYS软件对柱高强螺栓拼接节点进行建模，对模型柱顶逐级施加水平位移荷载，得到其拼接截面的弯矩-转角曲线。通过改变该模型的摩擦系数、预紧力、拼接间隙及翼缘板厚度，研究上述参数对其受力性能的影响。结果表明：摩擦系数和预紧力越大，各模型的拼接截面产生相同转角对应的弯矩越大；拼接间隙越大，模型进入塑性阶段时对应的转角越大；翼

4、缘板厚度对弯矩和转角的本构关系影响很小，随翼缘板厚度的增加，模型的极限承载力略有增加。采用ExpDec1函数模型对上述模型的数值结果进行分段拟合，拟合结果较好。对节点模型进行循环往复水平位移加载，并对得到的节点的弯矩-转角滞回曲线分析可知，其滞回曲线比较饱满，该拼接方式能够很好地吸收并消耗地震能量，并且有较好的塑性变形能力。另外，改变模型的摩擦系数、预紧力及拼接间隙进行对比分析，结果表明：在一定范围内，摩擦系数和预紧力对柱高强螺栓拼接节点的耗能性能影响较大；拼接间隙对模型的耗能性能的影响很小。对含柱高强螺栓拼接节点的半刚性钢框架的力和位移的本构关系进行研究，并分析了拼接位置对半刚性框

5、架的力和位移关系的影响。同时，对半刚性框架的滞回性能进行研究，并与钢柱刚性连接的刚性钢框架进行比较，结果表明：半刚性框架与刚性框架相比具有更好的耗能能力及塑性变形能力。最后，通过对比不同拼接位置的半刚性框架模型的滞回性能可知，框架柱的拼接位置对框架结构耗能有一定的影响。关键词：钢框架结构；柱高强螺栓拼接节点；弯矩-转角曲线；滞回曲线；耗能系数AbstractInthesteelframestructure,theframecolumnisoneoftheimportantmembers,whichhasagreatinfluenceonthebearingcapacity,theme

6、chanicalprotertiesandthedeformationresistanceofthestructure.Thesplicingjointisthekeyjointofthesteelframe.Inthispaper,basedonthecurrentdesignmethodinChina,atypeofcolumnsplicingjointwithhigh-strengthboltsandcoverplatesisproposed,andtheoblongcircleslipholeisdesignedattheflangeplateposition,andthef

7、rictionbetweentheflangeplateandthecoverplateisusedtoachievethepurposeofenergydissipation.Inthispaper,thecompressionandbendingofthejointsectionareanalyzedbymeansofmechanicalknowledge,andthesimplifiedload-displacementcurveandmoment-