探究组装焊缝形式对箱形截面支撑力学性能的影响研究

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1、同济大学土木工程学院硕士学位论文组装焊缝形式对箱形截面支撑力学性能的影响研究姓名：葛利俊申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：赵宪忠20080401摘要中央电视台新台址建设工程中的钢支撑作为结构重要的抗侧力构件，其截面形式采用四块钢板焊接而成的箱形截面。根据《高层民用建筑钢结构技术规程》和《建筑抗震设计规范》，此类支撑的组装焊缝形式需采用全熔透焊接连接。然而，该工程中钢支撑数量多达1800余根且支撑中钢板厚度较大，若采用全熔透焊接形式则焊接工作量大，工期长，造价高；同时，支撑构件远离节点域部分受力相对简单，因此，施工中考虑能否在部分箱形支撑中采用部分熔透的组装焊缝形式。为考察全熔透和部分熔

2、透两种组装焊缝形式对箱形截面钢支撑力学性能的影响，本文对该工程中的箱形支撑进行了单调受压、轴向反复拉压试验。单调轴压试验加载至结束，试件端部发生局部屈曲，部分熔透试件的轴向压缩量较大，但焊缝均未破坏且试件承载能力无退化迹象；轴向反复加载试验中，两种组装焊缝形式的箱形支撑均未发生破坏。随后，本文采用ABAQUS有限元软件实现了对部分熔透试件未熔透处的接触模拟和滞回性能模拟，有限元分析与试验结果吻合良好。试验与有限元分析结果表明，中央电视台新台址工程中宽厚比为10的构件可采用部分熔透的组装焊缝形式。为得到一般性设计建议，选取板件宽厚比、偏心加载和残余应力进行单参数分析，并基于单参数分析结果，对残余

3、应力与宽厚比共同影响以及残余应力与偏心加载共同影响两种情况进行了双参数分析，结果表明：板件宽厚比小于20的轴心受压支撑以及板件宽厚比不大于lO的偏心受力支撑中，箱形截面翼缘与腹板的连接可采用部分熔透的连续焊缝。关键词：组装焊缝，箱形支撑，全熔透，部分熔透，滞回曲线，有限元分析AbstractABSTRACTTheboxbraceusedintheCCTVnewheadquarterisformedbyfoursteelplatesweldedtogethertoactasanimportantlateralloadresistingmember．Fullpenetrationassemblin

4、gweldsshouldbeusedasspecifiedbytheChinese‘‘Codeforseismicdesignofbuildings’’and‘'Technicalspecificationforsteelstructureoftallbuildings”，which，however,willresultinsignificantweldingworkload，constructiondurationandcostasmorethan1800steelbraceswithlargeplatethicknessaleusedinthisproject．Therefore，thea

5、pplicabilityofpartialpenetrationassemblingweldsasanalternativeiSstudied．Bothmonotonicaxialcompressiveandaxialcyclictestshavebeencarriedoutonthesteelboxbracetoinvestigatetheeffectofassemblingweldsincludingfullpenetrationandpartialpenetrationonthestructuralbehaviorofthebrace．Inthemonotonicaxialcompres

6、sivetests，localbucklingoccursattheendofthespecimens．Specimenswithpartialpenetrationweldsexhibitlargeraxialcompressivedeformationthanthosewithfullpenetrationwelds，butwithnodegenerationofthebearingcapacityandnofractureoccurredinweldingzone．Foraxiallyloadedcyclictests，nodestructionhashappenedintheboxbr

7、aceswitheithertypesofassemblingwelds．Numericalanalysessimulatingboththestaticandcyclicbehaviorarealsoperformedutilizingthegeneral—purposeFEMpackageABAQUS．Thecontactdevelopmentbetweentheun—weldedsurfac