基于圆钢管相贯节点的非刚性能研究

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1、上海交通大学硕士学位论文圆钢管相贯节点的非刚性能研究姓名：雷永富申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：龚景海20070201上海交通大学硕士学位论文摘要圆钢管相贯节点的非刚性能研究摘要近来，圆钢管结构在公共建筑、中高层建筑中的应用越来越广泛。钢管结构中管与管之间的连接通常采用相贯节点型式，即将一构件直接焊在另一构件的表面。当相贯节点受荷载作用后，其相邻杆件的连接面发生局部变形，此时节点的位移既包括沿荷载作用方向的位移，还有由于相邻杆件杆壁变化引起的位移。这种节点的非刚性能对钢管结构的内力、变形和承载力都产生影响。在对相贯节点的分析中，目前一般采用理论分析和试验分析相结合的方法

2、，本文结合上海交通大学体育馆相贯节点刚度试验的工程实例，采用大型通用有限元分析软件ANSYS对节点的刚度进行分析。本文首先对相贯节点非刚性能的影响参数进行系统的分析研究。从对相贯节点变形机理的描述开始，说明节点刚度的定义。然后采用板壳单元对大量的相贯节点模型进行了非线性有限元分析，计算结果表明，腹杆与弦杆的外径比、腹杆与弦杆的壁厚比以及腹杆与弦杆之间的夹角都对圆钢管相贯节点的刚度有显著的影响。随后，本文根据上海交通大学新体育馆相贯节点刚度试验报告，对试验试件进行了有限元分析。通过对由试验分析和有限元分析得出的荷载位移曲线以及节点变形进行对比，可以发现运用有限元进行相贯节点刚度分析

3、是完全可行的，验证了有限元分析的适用性。I上海交通大学硕士学位论文摘要第三，本文根据上海交通大学体育馆节点刚度试验报告，提出了几种节点刚度加强的方案，通过分析，选出其中适合于实际工程的方案,以供实际工程参考。最后，对需要进一步研究的课题进行讨论。关键词：钢管结构，相贯节点，节点刚度，非刚性能II上海交通大学硕士学位论文摘要NON-RIGIDBEHAVIORofCIRCULARTUBULARJOINTABSTRACTSteeltubeshavewidelyusedinpublichallswithlargespanandmedium-to-highrisebuilding.Conn

4、ectionsbetweenhollowsectionsteeltubesareusuallyconfiguredbyweldingonememberdirectlytothesurfaceoftheother.However,theloadedbracesalwayscauselocaldistortionofthechordcross-sectionandhencedisplacementandrotationsoftheendsofthebracesrelativetothechordaxes.Non-rigidbehaviorofthiskindofjointswillr

5、edistributethenominalstresses,increasethedeflections,andinfluencethebucklingloadsofsteeltubularstructure.Atpresent,analysisoftubularjointsisbasedonsometheoreticalanalysesandexperiments.Inthisthesis,thelarge-scalegeneralfiniteelementanalysissoftwareANSYSisappliedinrigidityanalysesofthenewgymna

6、siumofShanghaiJiaotongUniversity.Firstly,systematicalresearchesareperformedonidentificationanddeterminationofparametersinfluencingnon-rigidbehavioroftubularjoints.Rigidityoftubularjointsisdefinedaccordingtotheirdeformationmechanism.Thenfiniteelementanalysesareconductedonmanytubularjoints.Resu

7、ltsindicatethattheparameterswhichmostaffectjointrigidityarebrace-to-chorddiameterratio,brace-to-chordthicknessratioandtheanglebetweenbraceandchord.Then,finiteelementanalysesareconductedonjointspecimensbasedonIII上海交通大学硕士学位论文摘要thetubularjointse