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1、DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofStructuralEngineeringFINITEELEMENTANALYSISOFNEWTYPEALL-BOLTSCONNECTIONSOFCONCRETE-FILLEDSQUARETUBULARCOLUMNANDSTEELBEAMbyWuNanSupervisor:AssociateProf.ZhaoXinNovember2012河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文新型方鋼管混凝土柱-鋼梁全螺栓
2、連接節(jié)點(diǎn)靜力性能有限元分析摘要隨著鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的快速發(fā)展,相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)形式也不斷完善,幾種研究較為成熟的方鋼管混凝土柱—H型鋼梁節(jié)點(diǎn)也已編入相應(yīng)的規(guī)程。然而現(xiàn)有的某些節(jié)點(diǎn)形式由于傳力途徑不夠明確,現(xiàn)場(chǎng)焊接影響節(jié)點(diǎn)質(zhì)量等局限性不能完全滿(mǎn)足實(shí)際工程的要求。因此,有必要提出和研究新的節(jié)點(diǎn)連接類(lèi)型,只有進(jìn)一步豐富和完善節(jié)點(diǎn)形式及其設(shè)計(jì)理論,才能使方鋼管混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用空間得到進(jìn)一步拓展。針對(duì)這種現(xiàn)狀,本課題組提出了一種新型的半剛性節(jié)點(diǎn)形式——穿芯高強(qiáng)螺栓-∏型板節(jié)點(diǎn)。此類(lèi)節(jié)點(diǎn)通過(guò)∏型板和螺栓將方鋼管混凝土柱與鋼梁連在一起,安裝簡(jiǎn)單方便,通
3、過(guò)避免現(xiàn)場(chǎng)焊接可以有效的保證節(jié)點(diǎn)的施工質(zhì)量,同時(shí)能夠保證節(jié)點(diǎn)的承載力和剛度,改善力的傳遞途徑,豐富了節(jié)點(diǎn)的連接形式。在已完成的單調(diào)靜力加載試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,本文對(duì)試驗(yàn)中的兩個(gè)雙T板式連接和2個(gè)∏型板連接共四個(gè)邊節(jié)點(diǎn)試件進(jìn)行了有限元模擬,詳細(xì)分析了各個(gè)組件的應(yīng)力分布及破壞現(xiàn)象,有限元結(jié)果和試驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比結(jié)果顯示,有限元模型能夠模擬試驗(yàn)中節(jié)點(diǎn)的受力性能,更充分地展現(xiàn)節(jié)點(diǎn)破壞過(guò)程中的細(xì)節(jié)因素。在模擬試驗(yàn)節(jié)點(diǎn)的基礎(chǔ)上,本文對(duì)∏型板連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了更進(jìn)一步的研究,通過(guò)增強(qiáng)試驗(yàn)中∏型板連接的受力薄弱部位建立了基準(zhǔn)模型,并在此基準(zhǔn)模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行了
4、破壞模式分析和彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系的影響因素分析。通過(guò)對(duì)彎矩-轉(zhuǎn)角曲線(xiàn)的研究,擬合出此類(lèi)節(jié)點(diǎn)的彎矩與轉(zhuǎn)角關(guān)系的公式,為今后的研究及應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞:方鋼管混凝土柱,鋼梁,半剛性節(jié)點(diǎn),∏型板,有限元模擬,彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系i新型方鋼管混凝土柱--鋼梁全螺栓連接節(jié)點(diǎn)靜力性能有限元分析FINITEELEMENTANALYSISOFNEWTYPEALL-BOLTSCONNECTIONSOFCONCRETE-FILLEDSQUARETUBULARCOLUMNANDSTEELBEAMABSTRACTWiththerapiddevelopment
5、ofconcretefilledsteeltubestructure,thecorrespondingnodeformalsoconstantlyimprove.Severalrelativelymatureresearchofsquaresteeltubeconcretecolumn-Htypesteelbeamnodehasenrolledinthecorrespondingprocedures.However,nodequalitycannotfulfilltherequirementsofpracticalenginee
6、ringduetothevaguetransmissionwayandthelimitationofsitewelding.Therefore,itisnecessarytoputforwardnewconnectiontype.Onlyfurtherenrichandperfectthestructureformandnodeprocessing,cancausethefurtherdevelopmentofthesquaresteeltubeconcretestructureapplicationspace.Accordin
7、gtothepresentsituation,Ourresearchgroupputforwardanewtypeofsemi-rigidnodesform—Wearcorehighstrengthbolt-∏typeplatenode.Thiskindofnodewhichcanmakessquaresteeltubeconcretecolumnandsteelbeamtogetherthroughthe∏typeplateandboltiseasyforinstallation.Inaddition,itcaneffecti
8、velyguaranteetheconstructionqualityofnodeandsignificantlyimprovethenodeofthebendingmomentcapacity,improvetheforcetransferwayandenri