考虑焊接残余应力的门式刚架节点域设计研究

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1、分类号TU391单位代码10618密级学号2120082008硕士学位论文考虑焊接残余应力的门式刚架节点域设计研究研究生姓名：贺冉导师姓名及职称：向阳开教授申请学位类别工学硕士学位授予单位重庆交通大学一级学科名称土木工程论文提交日期2015年4月15日二级学科名称结构工程论文答辩日期2015年6月4日2015年6月9日重庆交通大学学位论文原创性声明：所呈交的学位论文本人郑重声明，是本人在导师的指导下，独立进行研巧工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作

2、品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，巧已在文中Ｗ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。《＾学位论文作者签名；日期；２年月＾日重庆交通大学学位论文化权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权重庆交通大学可将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本人学位

3、论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并进行信息服务（包括但不限于汇编、复制、发行、信息网络传播等），同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。学位论文作者签名；指导教师签名；日期；年＾月７日日期；年月日本人同意将本学位论文提交至中国学术期刊（光盘版）电子杂志社ＣＮＫＩ系列数据库中全文发布，并按《中国优秀博硕±学位论文全文数据库出版章程》规定享受相关权益。学位论文作者齡＊＾；＜＾４＞日期：兴＆年＜月＾日日期：年月日ＩＩＴResearchonthepanelzoneDe

4、signofgabledframesConsideredWeldingResidualStressADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：HeRanSupervisor：Prof.XiangYangkaiChongqingJiaotongUniversity,Chongqing,ChinaII摘要门式刚架梁柱节点域的破坏形式为剪切破坏。我国的《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102:2002对梁柱连接节点域设计问题上做出了对腹板的抗剪验算规定，提出

5、设置斜向加劲肋等补强措施，但却未对其构造和设计做更详细的说明。此外规程对节点刚性没有明确的划分界限，以致在设计中节点可能达不到理想刚性要求。斜向加劲肋的设置虽然是提高节点刚性的有效措施，但焊缝密集所导致的焊接残余应力问题也随之而来，而对焊接残余应力危害的认识不足也是设计人员的通病。所以将焊接残余应力作为考虑因素融入到节点域设计中具有非常重要的现实意义。本文对所发现的问题和研究成果归纳总结，将相关理论进行梳理和关联，选取实际工程的刚架节点进行刚性验算，再通过AutodeskRevit、Hypermesh和MSC.Marc

6、协同工作的多软件联合建模方法对节点域焊接残余应力进行有限元数值计算。得出节点域复杂焊接情况的残余应力分布状态，并对其进行深入分析。通过节点域刚度的计算和刚性分类的判别，证明设置斜向加劲肋是节点达到全刚性的有效手段，在焊接残余应力的不利影响下更应保证节点的全刚性。根据节点域残余应力分布状态，发现节点域焊接情况复杂，且焊接顺序和多重焊接影响会导致其分布并非像单一焊缝焊接情况的简单且规则。随后又对斜向加劲肋与腹板交线焊缝的残余等效应力超过屈服强度现象做出解释，指出焊接残余应力会在一定程度上提高节点域钢材强度，增强腹板薄膜效应

7、，但却是以降低塑性，脆性增大为代价的。同时还可能使腹板中部屈服位置发生改变，出现腹板和斜向加劲肋扭转屈曲，横向加劲肋局部失稳等问题。在分析残余应力可能造成的不利影响后，从焊接残余应力影响的角度强调了节点达到全刚性的必要性，提出在节点域设计中加入刚度计算及刚性判别要求，还建议将腹板和斜向加劲肋组成的等效十字形截面进行扭转屈曲验算，同时按受弯构件支承加劲肋稳定验算方式来保证节点域横向加劲肋的厚度，以防其提前失效。最后从设计计算、构造调整和工艺改进三方面对其节点域提出设计建议，避免焊接残余应力的危害。关键词：门式刚架，节点域

8、，刚性，斜向加劲肋，焊接残余应力IVABSTRACTThedestructionformofthegabledframebeam-columnpanelzoneiscausedbyshearforce.Ourcountry'sTechnicalCodeforgabledFrameLightSteelStructureHousesC