边跨梁柱节点加强环形式有限元分析-张小凤.docx

《边跨梁柱节点加强环形式有限元分析-张小凤.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《边跨梁柱节点加强环形式有限元分析-张小凤.docx（76页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、国内图书分类号： TU391 国际图书分类号： _ 硕 士 学 位 论 文 边跨梁柱节点加强环形式 有限元分析 硕 士 研 究 生 ： 张小凤 _ 导 师 姓 名 ： 徐培蓁教授 _ 申请学位级别 ： 工 程 硕 士 _ 学 科 、 专 业 ： 建筑与土木工程 _ 所 在 单 位 ： 滨州市市容环境卫生管理处 答 辩 日 期 ： 2016年 6月 _ 学位授予单位 青岛理工大学 _ 万方数据 Classified Index： TU 391 U.D.C； _ -UJII經 Dissertation for the Master Degree in Engineering FINITE ELEM

2、ENT ANALYSIS OF SIDE SPAN BEAM-COLUMN JOINTS STRENGTHENED FORM OF RING Candidate; Zhang Xiaofeng Supervisor: Academic Degree Applied for: Specialty: Date of Oral Examination: Prof. Xu Peizhen Master of Engineering Architectural and civil engineering Jun. 2016 University: Qingdao University of Techno

3、logy 万方数据 硕 士 学 位 论 文 边跨梁柱节点加强环形式 有限元分析 学位论文答辩曰期：如仏务 指导教师签字： 万方数据 育岛理工大学学位论文独创性声明 本人卢明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的 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过的研究成果，也不包含为获得青岛理工大学或其它教育机 构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献 均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 藏 4氙 日期： 青岛理工大学学位论文使用授权声明 青岛理工大学、中国科学技术倍息研究所、国家图

4、书馆、 CDMD和 DMD有权保 留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手 段保存论文。本人电了 文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保 密论文外，允许论文被查阅和借阅，吋以公布（包 括刊登）论文的全部或部分内 容。论文的公布（包括刊登）授权青岛理工大学研究生处办理。 研究生签名： 淡小 1导师签名 :玲你暮 曰期： 1獅 (弓明 万方数据 青岛理工大学工程硕士学位论文 目录 m g . i Abstract . Ill 第 1 章绪论 . 1 1.1引言 . 1 1.2课题研究背景 . 1 1.2.1工程实例 . 1 1.2.2梁柱节点类型 . 3

5、1.2.2新型外加强环节点 . 5 1.3钢梁节点的研究现状 . 6 1.3.1钢梁节点的国外研究现状 . 6 1.3.2钢梁节点的国内研究现状 . 8 1.4课题研究内容与研究方法 . 9 第 2章节点模型的建立及其有限元分析 . 11 2.1引言 . 11 2.2有限元模型的建立 . 11 2.2.1模型尺寸 . 11 2.2.2创建部件 . 12 2.2.3材料本构关系 . 12 2.2.4 装配 . 13 2.2.5分析步 . 14 2.2.6 14 2.2.7边界条件与加载方式 . 14 2.2.8 15 2.2.9分析作业 . 16 2.5本章小结 . 16 第 3章加强环削减计算

6、分析 . 17 3.1分析参数 . 17 3.2应力云图对比 . 18 万方数据 青岛理工大学工程硕士学位论文 3.3时间 -荷载曲线对比 . 21 3.4荷载 -位移滞回曲线对比 . 24 3.5节点极限承载力与延性分析 . 28 3.6应力对比 . 34 3.7分析总结 . 39 3.8本章小结 . 41 第 4章切角形式计算分析 . 43 4.1分析参数 . 43 4.2应力云图对比 . 44 4.3时间 -荷载曲线对比 . 45 4.4荷载 -位移滞回曲线对比 . 47 4.5节点极限承载力与延性分析 . 50 4.6应力对比 . 53 4.7分析总结 . 57 4.8本章小结 . 5

7、8 第 5章结论与展望 . 61 5.1结论 . 61 5.2展望 . 61 参考文献 . 63 攻读硕士学位期间发表的学术论文 . 65 SC lit . 67 II 万方数据 青岛理工大学工程硕士学位论文 摘 要 地震是一种自然现象，具有波及范围广、破坏性大、难以预测性的特点，是 一种对人民生命财产危害性极大的自然灾害。而中国地处欧亚地震带与环太平洋 地震带两大地震带上，地震爆发频繁，是一个饱受震害肆虐的国家。 钢结构具有强度髙、质量轻，材质均匀、塑性和韧性好、制造与施工方便等 优点，在建筑工程领域中被广泛采用。在钢结构体系中，构件与构件的连接部位 称为节点，为钢结构受力的关键所在，是整个

8、钢结构设计中的重中之重。本文对 基于塑性较外移理论提出的新型外加强环式节点进行了研究，该节点是将钢梁插 入上、下外加强环板之间 与方钢管柱接触，再分别将钢梁与方钢管柱、钢梁与外 加强环板、方钢管柱与外加强环板焊接固定。 在中间跨梁柱节点研究的基础上，运用有限元分析软件 ABAQUS对模型进 行计算，分析不同参数对应力云图、滞回曲线、骨架曲线以及各构件应力曲线等 性能的影响。在此基础之上，确定边跨梁柱节点加强环板的具体形式。 主要结论如下： (1) 在进行软件的模拟分析计算时，要尽量采用真实的材料本构、合适的尺 寸以及准确的边界条件和加载制度来建立初始模型，使模拟计算所得到的结论具 有真实可靠性

9、。 (2) 在加强环板的削减计算中， JD-01_!D-06的应力破坏云图形态较为一致， 力学性能等基本一致，而 JD-07的应力破坏云图以及刚度退化则出现了较为明显 的差异， JD-08节点的破坏形态为梁柱焊接部位。故确定加强环板削减一半为合 适的边跨梁柱节点形式，在力学性能方面与未削减时基本一致，且有足够的安全 储备，在实际加工时，也可以充分的节省钢材。 (3) 在加强环板的切角形式计算中， QJ-01-QJ-03的应力破坏形态较为 致， 力学性能基本一致，而 QJ-04应力破坏云图、滞回曲线、骨架曲线以及加强环板 应力分布则产生了明显的差异。故边跨梁柱节点的加强环板切角 形式采用 45切

10、 角，既保证了节点的力学性能，又节省了钢材。 关键词：新型外加强环节点；有限元计算；应力分析；加强环形式 万方数据 青岛理工大学工程硕士学位论文 Abstract Earthquake is a natural phenomenon, which has the character of wide range, drastic damage, and unpredictability, is a disaster which may cause extremely danger to peoples life and properties. Besides， China is located

11、between Eurasia seismic zone and circum pacific seismic zone, which suffers a lot from earthquakes. Frame structure has the advantage of light quality, homogenous material, good plasticity and toughness and convenient installation, and adopted widely in civil engineering. In steel structure system,

12、the joint, connecting a component with another, as the key for the steel structure frame, is a top priority in the steel structure design. This thesis studies the new joint with extend reinforce rings which is based on the theory of shift-away of plastic hinge. The new joint is to insert the beam be

13、tween upper and lower reinforcement ring plate contacted with the square steel tube column. Welding steel beam and steel column, steel beam and reinforces ring plate, square steel tube column and reinforcement ring plate welding respectively. Based on the mid-span beam-column joints studies, this di

14、ssertation adapts the finite element analysis software ABAQUS to simulate and calculate the experiment patterns and compare the result to verify the reliability of the finite element model. Furthermore, changing the parameters of joint computing to analyze the influence of different parameters on th

15、e stress nephogram, hysteresis curves, skeleton curves, stress curves and so on. On this basis, the author develop the side span concrete beam-column joints strengthened form of a ring. The main results are as follows: (1) Constitutive relations of material, reasonable size, exact boundary condition

16、s, and loading regimes should be adopted while calculating by software to make the result more reliable. (2) Strengthening ring plate reduction calculations, stress failure pattern and mechanical properties of JD-Oi JD-06 are basically the same. While, the stress rupture cloud and stifiness degradat

17、ion of JD-07 has a more significant difference. The failure modes of JD -08 are welded parts. It is determined to strengthen the ring plate 万方数据 青岛理工大学工程硕士学位论文 cut in half for the right side of the cross beam-column joints form. It is basically the same in terms of mechanical properties and is not r

18、educed, and there is a sufficient safety margin at the time of the actual processing to be sufficient to save steel. (3) Strengthening ring plate cutting angle form calculations, stress failure pattern and mechanical properties of QJ-01 QJ-03 are basically the same. The cloud stress damage, hysteres

19、is curves, skeleton curves and the strengthening of the stress distribution ring plate of QJ-04 has a significant difference. Therefore, the side span reinforcement ring plate chamfer form beam-column joints using 45 cutting angle, both to ensure the mechanical properties of the node, but also save

20、steel. Key words: new joint with external reinforce rings, finite-element calculation, stress analysis, reinforcement form of ring IV 万方数据 青岛理工大学工程硕士学位论文 第 1 章绪论 1.1引言 地震是一种自然现象，是地球内某处岩层突然破裂，或因局部岩层塌陷、火 山爆发等发生了震动，并以波的形式传到地表引起地面的颠簸和摇晃，从而引起 了地面的运动 1。地震的发生具有突然性以及难以预测性的特点，波及范围广， 破坏性大，是一种对人民生命财产危害性极大的自然灾害

21、，被称为群灾之首。而 中国地处欧亚地震带与环太平洋地震带两大地震带上，地震爆发频繁，并且大震 频出，是一个饱受震害肆虐的国家 2。 近些年来，地震在我国的威胁有愈演愈烈的趋势。 2010年 4月 14日，青海 省玉树县爆发了 7.1级的大地震， 2011年发生的东海地震， 2013年四川省的庐山 地震， 2014年新疆省的玉田地震，同年 8月云南省的鲁甸地震 3。我国人口密集， 许多地方的房屋建筑抗震性能较差，一旦遇到较大的地震，造成的生命财产损失 都会十分严重。因此，对建筑结构抗震性能的研究具有十分重要的意义。 钢结构强度高、质量轻，材质均匀、塑性和韧性好、制造与施工方便，在厂 房、桥梁、以

22、及大型产业设备和建筑工程领域，钢结构被广泛采用 4。我国的钢材 总产量已稳居世界第一，但建筑中钢结构的普及率很低，远远低于发达国家 5。 为此，国家相关部门果断采取了许多措施以增加钢结构在以后建筑工程中所占的 比例，并将我国建筑用钢的着重点放在了钢结构住宅的开发与使用上。 在钢结构建筑物中的梁柱，主要由 H型截面、矩形截面等钢材组装而成。近 年来，方钢管以其良好的抗震性能逐渐得到了广泛的应用 6。建筑结构用冷弯矩 形钢管是采用冷轧或热轧钢带，经连续親式冷弯及高频直缝焊接生产的矩形钢管 7，主要用作建筑物中的柱子，有受力合理、加工量小、成本低等优点 8。 1.2课题研究背景 1.2.1工程实例 项目地块位于某市经济技术开发区开发二十三路以南，浑河十三街以东。 场地的抗震设防烈度为 7度，设计基本地震加速度为 0.10g,设计地震分组为第 一组。地基土特征周期为 0.35s。 项目 规划总用地 10802.97 m2,约合 16.22亩， 其中可建设用地约 6765.15m2,约合 10.2亩。分别建有综合厂房、附属用房。 万方数据