多层钢结构住宅结构体系及梁柱节点的研究.pdf

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【学位年度】2008 【摘要】 钢结构住宅在欧美和日本等国家和地区应用比较广泛，我国钢结构住宅产业也已进入一个新的发展阶段。近几年的理论研究和工程实践表明，发展钢结构住宅是切实可行的，并且有很大的发展潜力。本文首先采用PKPM设计软件对钢结构住宅结构体系进行了第一阶段多遇地震作用下的弹性分析，然后采用有限元软件ANSYS对常用梁柱连接节点在单向静荷载作用及循环荷载作用下的受力性能进行了分析。具体作了以下工作： 1.针对2种不同开间、柱距、平面布置形式的建筑套型，考虑不同抗震设防要求，进行多层(3～7层)住宅的结构性能分析，并详细研究了6层住宅结构的性能。设计中分别采用了纯钢框架体系、钢框架—支撑体系。钢框架柱选用了方钢管和H型钢。根据设计结果分析比较各种结构体系在以上各种条件下的安全性能、抗侧向变形性能、用钢量的区别，以及不同柱构件形式在各种体系中的性能表现。 2.根据高强度螺栓端板连接节点各个组件相互作用的受力特性，对高强度螺栓端板连接节点建立了三维空间非线性分析模型，同时为了更好的比较，还建立了铰接节点和刚接节点(焊栓混合连接)的三维空间非线性分析模型。本文利用所建的模型，采用非线性有限元方法分析了一系列梁柱高强度螺栓端板连接节点以及铰接节点和刚接节点(焊栓混合连接)在单向静荷载作用下的受力—变形全过程。 3.详细研究了梁柱高强度螺栓外伸端板连接节点，对得到的弯矩—转角(M-φ)曲线进行了详细的分析，研究了单向静力作用下节点的初始连接刚度、极限弯矩承载力、螺栓的受力、连接组件的变形和破坏模式及循环荷载作用下节点耗散地震能量的能力及延性性能，通过数据的比较，得到了影响节点滞回性能的因素。分析了螺栓直径、螺栓排布、端板厚度、端板加劲肋的形式及厚度、柱加劲肋、摩擦系数、柱轴压比等对外伸端板连接节点单向加载性能和滞回性能的影响。分析结果表明梁柱外伸端板连接具有良好的滞回性能，端板厚度、端板加劲肋、柱腹板加劲肋、柱轴压比是影响连接性能的主要因素。 共103页