箱型柱—工字型梁顶底角钢节点受力性能研究

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1、硕士学位论文箱型柱—工字型梁顶底角钢节点受力性能研究STUDYONTHEMECHANICALBEHAVIOROFBOX-COLUMNTOI-BEAMWITHANGLESTEELCONNECTIONS陈志恒哈尔滨工业大学2015年12月国内图书分类号：TU393.2学校代码：10213国际图书分类号：624.01密级：公开工学硕士学位论文箱型柱—工字型梁顶底角钢节点受力性能研究硕士研究生：陈志恒导师：邵永松教授申请学位：工学硕士学科：结构工程所在单位:土木工程学院答辩日期：2015年12月授予学位

2、单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TU393.2U.D.C:624.01DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSTUDYONTHEMECHANICALBEHAVIOROFBOX-COLUMNTOI-BEAMWITHANGLESTEELCONNECTIONSCandidate：ChenZhihengSupervisor：Prof.ShaoYongsongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEnginee

3、ringSpeciality：StructuralEngineeringAffiliation：SchoolofCivilEngineeringDateofDefence：December,2015Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要目前，钢框架结构已经在多层和高层建筑中得到了非常广泛地应用。在钢框架结构体系中，连接框架梁柱的节点是影响框架整体强度和工作性能的核心因素。节点的构造和工作

4、性能决定了钢结构的经济指标、施工方法、安全性以及适用范围等。相比于传统的刚接钢结构节点，半刚性具有更加优秀的转动能力和更好的延性，可以通过自身的变形在地震中更好地消耗能量，而避免脆性破坏。半刚性节点具有多种多样的构造形式。当前各国学者正致力于研发出力学性能优良、施工更简便以及具有更高性价比的新型钢结构节点。提出一种符合上述条件的节点连接方式，探索新节点在静荷载和动荷载作用下的力学性能，进而优化节点的构造和抗震设计方案，具有重要的理论和实际意义。本文对一种新型钢框架梁柱节点连接形式—箱型柱—工字型

5、梁顶底角钢节点进行了有限元模拟研究，建立足尺模型分别模拟节点静载试验和低周往复荷载试验。观察并总结节点的应力分布和应力发展规律；探讨节点的破坏机理和破坏方式；确定组成节点各构件的参数变化对节点工作性能的影响；提取节点弯矩—转角曲线和滞回曲线；归纳节点的初始转动刚度、强度以及耗能性能等；对比无隔板箱型柱—工字型梁顶底角钢节点与内置横纵隔板箱型柱—工字型梁顶底角钢连接节点工作性能。采用简化分析方法，讨论了节点弯矩承载力的计算方法。本文的研究结果表明：1）箱型柱—工字型梁顶底角钢高强螺栓节点是一种典型

6、的半刚性连接方式，同时兼备良好的初始刚度和弯矩承载力，在地震荷载的作用下具有良好的延性和耗能能力；2）顶底角钢的厚度和螺栓孔开设位置是影响节点刚度和承载能力的主要因素；3）箱型柱—工字型梁顶底角钢节点在有轴力影响的工作状态下仍能够保持良好的工作性能；4）内置横纵隔板可以有效地提高箱型柱—工字型梁节点抗震性能；5）采用简化分析方法计算可以求得较为合理的节点弯矩承载力。关键词：钢框架；箱型柱；顶底角钢；半刚性节点；有限元模拟研究I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractNowadays,ste

7、elframestructureshavebeenfairlywidelyappliedtomulti-storybuildingsandhigh-risebuildings.Amongthestructuralsystem,thebeam-to-columnconnectionsarethedominatingfactor,whichdeterminesthestrengthandtheperformanceofthewholebuildingstructure.Theconformation

8、andtheperformanceoftheconnectiondeterminestheeconomicalindicator,theconstructionmethod,thereliabilityandtheapplicability.Comparedwiththevintagefullyrigidconnections,thesemi-rigidconnections,whichcoulddevelopmoredeformationtodepletetheenergyinanearthq