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Safely and reliably designed joint is of great importance to thestructure to form an effective lateral system. Box cross-section column monly usedfor its bi-axial equal stability in plane and high tensional stiffness. It is more suitable forbidirectional lateral resistance steel structure pared with the H sectioncolumn. Steel posited by box columns and I beams is ing a new trend.Test and finite element analysis on the(来源：淘豆网[/p-5649040.html]) connection are carried out to investigate theinfluence of the extend length and the thickness of diaphragm on the mechanical property ofjoint. Analysis is also made to get the reasonable value range of the parameters. Four specimensare fabricated respectively. The diaphragm thickness of JD1 and JD2 is 8mm but the extendedlength of them is 25mm and 50mm respectively. Meanwhile, the diaphragm thickness of JD3and JD4 is 10mm but the extended length of(来源：淘豆网[/p-5649040.html]) them is 25mm and 50mm respectively. Theperformance of steel structure connection with box section column and H beam is analyzedbased on the low cyclic loading test. Through the analysis of test data, hysteretic behavior, load-carrying capacity, energy dissipation, the rule of strength and the stiffness degradation areanalyzed. The general finite element software ANSYS is used to establish eight finite elementmodels. Four of the models are the same (来源：淘豆网[/p-5649040.html])as the one used in test, another four with theconsideration of the difference of axial pressure ratio. Geometric nonlinear and materialnonlinear are also considered to simulate pseudo-static test so as to illustrate the mechanicalproperties of joint under low cycle load and the stress distribution of them. Comparativeanalysis shows that the finite elements results can well coincide with the test result.Test and finite element analysis results show t(来源：淘豆网[/p-5649040.html])hat the steel structure of box sectioncolumn and beam of rigid connection by bolts has good seismic performance and the forcetransmission is clear. The degradation of bearing capacity and stiffness is steady andductility coefficient is not less than 3.The viscous damping coefficient ranges from 0.161to 0.215. Diaphragm is a major force transmission parts which has a significant impact on内蒙古科技大学硕士学位论文IIImechanical properties of connection. With diaph(来源：淘豆网[/p-5649040.html])ragm thickness increased by 8 mm to 10mm, the node's load improved by about 30%.But when the extended length increased from25 mm to 50 mm, the bearing capacity of the connection only rose by 6% .The outer partof the extended diaphragm is always in a low stress state. It is unnecessary to design theconnection with large extended diaphragm, which may also takes up architectural space.Axial pressure ratio has little effect on the performance of the(来源：淘豆网[/p-5649040.html]) joint. As is shown in thisstudy, the thickness should be enough and it is mended be larger than the thicknessof the flange of beam to ensure the reliability of the connection. The increase of extendedlength of diaphragm can be help to the capacity of joint with smaller degree. To avoid weldheat affected zone, the extended length designed more than 25mm is reasonable but not toomuch. The section of diaphragm weakened by the bolt hole is supposed to (来源：淘豆网[/p-5649040.html])the higheststress level and its strength should be ensured.Key Words:TJSFExperimental study内蒙古科技大学硕士学位论文- 1 -目录摘要....................................................................................................................................IAbstract.....................................................................................................................................II1 绪论........................................................................................................................................ 11.1 选题背景..................................................................................................................... 11.2 钢结构节点的特点.................................................................................................... 21.3 节点的类型................................................................................................................ 31.4 国内外研究现状........................................................................................................ 41.4.1 国外研究现状................................................................................................. 41.4.2 国内研究现状................................................................................................. 71.5 课题的提出及本文的主要研究内容.....................................................................102 隔板贯通式箱型柱–工字钢梁钢框架节点试验研究...................................................112.1 引言...........................................................................................................................112.2 试验设计..................................................................................................................112.2.1 试件设计及加工..........................................................................................122.2.2 材性试验........................................................................................................142.2.3 试验装置........................................................................................................152.2.4 加载制度........................................................................................................162.2.5 量测内容及方法...........................................................................................172.3 试验过程..................................................................................................................192.3.1 JD1 破坏过程................................................................................................192.3.2 JD2 破坏过程................................................................................................212.3.3 JD3 破坏过程................................................................................................222.3.4 JD4 破坏过程................................................................................................232.4 破坏特征..................................................................................................................242.5 试验结果及性能评价..............................................................................................25内蒙古科技大学硕士学位论文- 2 -2.5.1 节点滞回特性...............................................................................................252.5.2 骨架曲线.......................................................................................................272.5.3 承载力退化...................................................................................................282.5.4 刚度退化.......................................................................................................312.5.5 延性分析与比较..........................................................................................332.5.6 耗能能力.......................................................................................................342.6 节点区典型应变分析..............................................................................................352.6.1 隔板应变分布分析.......................................................................................352.6.2 柱腹板应变分布分析...................................................................................382.6.3 柱翼缘应变分布分析...................................................................................402.6.4 梁翼缘应变分布分析...................................................................................422.7 本章小结...................................................................................................................433 隔板贯通式节点非线性有限元分析...............................................................................443.1 引言...........................................................................................................................443.2 有限元模型的建立..................................................................................................443.2.1 ANSYS 功能介绍.........................................................................................443.2.2 单元的选择及材性的定义...........................................................................453.2.3 几何模型的建立及网格的划分..................................................................463.2.4 接触分析........................................................................................................473.2.5 高强螺栓预紧力分析...................................................................................483.2.6 求解器的选择................................................................................................483.2.7 边界条件及加载制度...................................................................................483.2.8 求解设定及后处理.......................................................................................493.3 节点受力性能参数分析..........................................................................................493.3.1 单调一次加载的荷载-位移曲线对比.........................................................493.3.2 单调一次加载的荷载-位移曲线与试验骨架曲线对比............................503.3.3 贯通式隔板的受力分析...............................................................................51内蒙古科技大学硕士学位论文- 3 -3.4 有限元拓展分析......................................................................................................533.5 本章小结...................................................................................................................54结论.................................................................................................................................55参考文献................................................................................................................................57在学研究成果........................................................................................................................61致谢.................................................................................................................................62内蒙古科技大学硕士学位论文- 1 -1 绪论1.1 选题背景随着经济社会的发展和人民生活水平的提高,我国的城市化进程也迈入了新的阶段。大量的人口涌入城市造成城市面积的大幅扩张,给人们的生活带来了诸多不便,因而城市向空间发展的趋势愈发明显。而高速电梯的发展使竖向交通的效率大大提高,为高层建筑的大量使用提供了可能[1]。政策方面我国经历了由限制用钢到合理用钢再到发展鼓励用钢的几个时期。建国初期,我国的钢铁产业刚刚起步,钢产量很低,国家提出节约用钢的要求。上世纪七八十年代,钢产量达到一定的水平,国家适时提出合理用钢的政策。目前发展绿色建筑已经明确写入国家“十二五”发展规划,钢结构建筑将会进入一个新的发展阶段。继 1996 年我国钢产量跃居世界首位之后,钢铁行业一直保持持续较快增长,到2012 年钢产量已经达到 7.2 亿吨。虽然人均钢材产量与日本、美国相比仍然有较大的上升空间,但是社会总体需求已经供大于求。近年来越来越多的建筑采用完全国产的钢材,证明我国具备技术方面的实力,可以生产出高质量的钢材。一大批科研机构在钢结构体系的研发、基础理论的研究、设计标准的制定、技术咨询与服务等方面不断取得新的成绩。同时钢结构相关的规范、规程和图集在不断地更新和完善,计算机辅助设计方面也涌现出许多国产和国外开发的优秀计算软件。这一系列技术能力的提升为钢结构广泛应用于工业与民用建筑提供了有力的技术支撑[2]。在大力提倡节约型社会的今天,钢结构深受国内外建筑师和结构工程师的亲睐,成为世界上高层和大跨度建筑广泛采用的结构形式。钢结构建筑的特点具体体现在[3,4]:(1)轻质高强。钢结构建筑所采用的材料与混凝土相比具有强度高,质量小的特点。建筑结构形式相同情况下钢结构建筑自重小、构件截面小、能承受更大的荷载、可以跨越更大的距离、造型轻盈活泼,综合经济效益显著。内蒙古科技大学硕士学位论文- 2 -(2)韧性、塑性好,抗震性能高。钢材在一定的应力幅度内具有一定的弹塑性,在韧性的基础上不会突然断裂,这些特点都决定了钢结构建筑比采用一般材料的建筑具有更好的抗震性能。实际地震证明,钢结构建筑的损坏率是最低的。(3)制造简单,施工周期短。钢结构所采用的材料易于定型化和标准化,有利于实现批量生产,可以大幅提高生产效率而且质量能够保证。施工时只需要焊接或是螺栓简单的拼装,可以大幅度提高生产效率,缩短施工周期和劳动力成本。(4)节能环保。在大力提倡节能环保的今天,钢材可以重新回收利用,能有效地减少建筑垃圾。代表着建筑行业的新水平和绿色建筑发展的新方向。目前,钢结构的建筑应用已经非常广泛,欧洲 60%以上的高档住宅都采用了钢结构[5]。发达国家的建筑钢结构用钢量占钢材总产量的 10%以上,美国和日本更是高达 30%以上。相比之下,我国建筑业用钢量严重偏低,仍有 6 倍的提升空间,市场潜力巨大。作为高层建筑的一种重要形式,在国家技术政策的支持和市场经济逐步成熟的背景下,钢结构的应用和发展迎来了前所未有的机遇[6]。钢结构建筑作为引领“创造绿色城市生活”的绿色建筑,在行业前景被普遍看好和巨大市场的背景下,必然会迎来大幅度的发展。1.2 钢结构节点的特点钢结构节点是联系水平受力构件和竖向受力构件的关键部位,可靠的节点是结构良好整体性和安全性的保证。框架柱作为竖向构件一方面要承受风荷载和水平地震作用,同时还要承受建筑物自身的重量。框架梁承受建筑楼面和屋面的竖向荷载,把竖向荷载通过框架柱传递至基础和地基。然而单一的框架柱作为抗侧力构件时承载能力有限,把梁和柱连接在一起的框架节点能使得梁和柱形成平面或者空间受力格局,使结构的整体抗侧能力大大增强。因此安全可靠的节点连接对结构形成平面或者空间抗侧体系起到至关重要的作用。规范要求结构构件在小震下基本处于弹性受力阶段,各个构件的内力和结构的位移要满足规范限值要求。相对剪力墙结构、筒体结构等结构体系,框架结构的抗侧刚度较小,所以结构的适用高度受到一定限制。在较高的框架结构中,节点必须具备足够的强度和刚度来保证梁上荷载传至竖向构件,使梁和柱形成有效的协同受力格局为结构提供足够的刚度用于抵抗水平作用。内蒙古科技大学硕士学位论文- 3 -地震作用下,要求首先在梁端形成塑性耗能的“梁铰”保证节点和竖向构件的安全,即实现“强柱弱梁,强节点弱构件”的概念设计[7]。由于计算机辅助设计软件的计算模型中梁端弯矩采用柱中心弯矩而不是柱边缘弯矩,而实际工程设计又偏于保守,使得原本就应力集中严重的节点区域很难实现预期的破坏形式。美国Northridge 地震和日本 Kobe 地震中出现了大量的节点脆性破坏,主要原因在于节点存在相对薄弱的部位,没有真正的实现节点强于杆件。1.3 节点的类型在多层和高层钢结构建筑中,梁和柱的节点是最主要的节点。按照连接的转动刚度可以分为铰接连接、半刚性连接和刚性连接。刚性连接的梁和柱夹角保持不变,由于框架结构的节点要求能传递弯矩和剪力,一般采用刚性连接;铰接连接不能提供转动约束,梁和柱能自由转动;半刚性连接是介于刚性连接和铰接之间的一种连接形式,实际工程中的节点不可能是理想刚接或者理想铰接,既能够传递一定的弯矩且梁和柱也会发生一定程度的相对转动。实际工程一般要求主要的梁柱节点有较大的刚度,因此铰接连接和半刚性连接多用于次要连接上,主要连接多为刚性连接。钢框架中,H 形柱或箱形柱与工字钢梁刚性连接是常见的节点形式,可以分为柱贯通式、梁贯通式和隔板贯通式三种形式。美国多采用开口截面的 H 形柱的柱贯通型刚性连接节点,而日本多采用箱型截面柱的隔板贯通式连接形式,即设置水平横隔板与梁翼缘对接实现梁翼缘的连续性,柱被断开的各段与横隔板用全熔透焊缝连接[8]。相比之下,梁贯通式节点在各个国家应用较少。图 1.1 节点型式播放器加载中，请稍候...
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隔板贯通式箱型柱-工字钢梁钢框架节点抗震性能研究 独创性说明本人郑重声明:所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果,也不包含为获得内蒙古科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工...
内容来自淘豆网转载请标明出处.型钢混凝土转换柱受剪性能的研究--《浙江工业大学学报》2010年05期
型钢混凝土转换柱受剪性能的研究
【摘要】：在高层或超高层建筑钢结构中,广泛采用底部数层十字形型钢混凝土柱,上部箱型截面钢柱,中间存在从十字形钢柱向箱形钢柱过渡的转换柱.转换柱的施焊难度较大,与其力学性能相关的研究资料尚很少见.本文用ANSYS程序模拟在不同剪跨比、轴压系数、配箍率、型钢腹板厚度、砼强度等级下转换柱的受剪承载力.并分析十字形钢柱腹板伸入箱形柱内的长度对转换柱的最大受剪承载力的影响.最后,给出转换柱的受剪承载力回归公式和十字形钢柱腹板伸入箱形柱内的长度建议值.
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：TU398.9【正文快照】：
随着建筑物高度和跨度的不断增加,柱承受的荷载越来越大,结构设计中为满足轴压比的要求,很可能出现抗震性能很差的短柱.将型钢混凝土(SRC)柱应用到建筑物底部数层,可有效解决底部框架柱由于轴压比限制而导致的短柱问题.SRC柱不但可以有效减少柱子的截面面积,而且其良好的变形
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