蜂窝钢管柱-钢梁节点抗震性能分析

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1、分类号：学校代码：10153UDC：密级：公开硕士学位论文蜂窝钢管柱-钢梁节点抗震性能分析作者姓名：翟章琳入学年份：2013年9月指导教师：徐亚丰教授学科领域：建筑与土木工程申请学位：工程硕士所在单位：土木工程学院论文提交日期：2015年12月论文答辩日期：2015年12月学位授予日起：2016年1月答辩委员会主席：赵柏冬答辩委员会组成：赵柏冬、俞家欢、许峰、刘莉、党永勤论文评阅人：李立新、朱贫学硕士研究生学位论文摘要I摘要众所周知，结构自重是对其抗震性能的影响因素之一，在考虑控制强度不变的基础

2、上，减少自重可以减小地震作用对于结构的损耗程度。蜂窝构件就是能够保证结构强度又能减少自重的一种结构形式，之前所研究的蜂窝构件是H型钢或工字型钢，而这里蜂窝构件是一种钢管构件，特别是涉及一种用于土木工程中的开孔钢管柱。将蜂窝构件运用于节点体系中，对该结构的抗震性能影响进行分析。而对于结构体系中，相对重要的部位则是节点，有效地连接蜂窝钢管柱与蜂窝钢梁共同协调工作，对保证结构的整体性，实现“强节点，弱构件”的抗震设计思路十分关键。本文利用有限元软件ABAQUS对蜂窝钢管柱-钢梁节点在循环往复荷载作用下

3、的抗震性能进行数值模拟分析，其中，主要是通过改变构件的影响参数，来进一步研究其抗震性能。主要包括以下内容：首先是通过有限元分析方法对实腹式钢节点的抗震性能进行模拟分析，然后将模拟分析结果和已有试验结果中的整体节点构件破坏形态、滞回曲线和骨架曲线、刚度退化曲线、延性系数及耗能指标对比研究，从而得出ABAQUS有限元分析方法与试验结果吻合较好的结论。更加能确定有限元分析软件ABAQUS能够准确的反映真实情况，并为蜂窝式节点在变化参数情况下的抗震性能研究奠定基础。其次，利用ABAQUS有限元模拟软件建

4、立模型，选取合适的材料性能指标、边界条件、接触面处理及加载制度，沿用此模型前处理方法，通过蜂窝式节点与原型钢节点的对比，对其循环荷载作用下节点的耗能能力、延性和极限承载力进行分析比较，可以得出，合理确定各影响因素可以有效提高蜂窝式钢节点的抗震性能，同时还会优于原型实腹式节点。最后，在进行数值模拟分析时，首先分析循环往复荷载作用下蜂窝钢管柱-钢梁节点的整体破坏形态，同时分析轴压比（n=0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8）、开孔形式（圆形、六边形、矩形）、开孔率（=0.45、0.55、

5、0.65）、开孔间距（B=50mm、90mm、120mm）和开孔位置（L=160mm、260mm，Z=160mm、300mm）等参数对蜂窝钢管柱-钢梁节点抗震性能影响。经过分析研究表明：选取合理的轴压比可以改善蜂窝式钢节点抗震性能，以此为基础，选择圆形开孔形式、降低开孔率、合理选取开孔间距以及确定合适开孔位置在某种程度上均可以提高蜂窝钢管柱-钢梁节点的抗震性能。本文通过分析研究蜂窝钢管柱-钢梁节点的抗震性能，对蜂窝式节点构件有了进一步的认识，能够为其后续的抗震理论以及设计方法研究奠定基础，同时也

6、为工程实际应用提供了参考。关键词：蜂窝构件；钢管柱-钢梁节点；循环往复荷载作用；抗震性能；数值模拟分析II摘要硕士研究生学位论文硕士研究生学位论文AbstractIIIAbstractAseveryoneknowsthatstructuralweightisoneoftheinfluencefactorstotheseismicperformance,onthebasisofthestrengthunchanged,reducingweightcanreducethelossdegreeofth

7、eseismicactiontothestructure.Honeycombcomponentsisastructureformofbeingabletoensurethestructuralstrengthandreducingtheweight,beforetheresearchofcellularcomponentisH-shapedsteel,andcellularcomponentisakindofsteeltubenow,especiallysteeltubeoftheholeinc

8、ivilengineering.Thecellularcomponentsareusedinthesystemofnodestoanalyzetheseismicperformanceofthestructure.Inthestructuralsystem,therelativeimportanceofthesiteisthenode,theeffectiveconnectionbetweenthecellularsteeltubeandthehoneycombsteelbeamtocoordi