钢框架腹板双角钢梁柱抗剪连接在循环荷载作用下的破坏机理及抗震设计对策-结构工程专业论文.docxVIP

西安建筑科技大学博士学位论文钢框架梁柱腹板双角钢抗剪连接在循环荷载作用下 西安建筑科技大学博士学位论文 钢框架梁柱腹板双角钢抗剪连接在循环荷载作用下 的破坏机理及抗震设计对策★ 摘要 在实际工程中，腹板双角钢梁柱连接通常被认为是部分强度连接或更多地作为抗剪连接， 1又传递粱端剪力。然而，许多研究发现这种连接具有～定的转动刚度和抗弯能力，对整个节 点甚至整个结构的性能有很大的影响，一方面增大了结构的抗侧移刚度，另一方面，由于连 接传递一部分弯矩给柱子，有可能使柱子因承受在设计中未考虑的附加弯矩而破坏。特别在 地震作用下，这种连接承受着较大的循环转动，对结构的整体性能和动力反应产生显著影响， 因而研究腹板双角钢梁柱连接在循环荷载作用下的破坏机理并提出抗震设计对策和建议，具 有重要的理论和工程意义。 为了分析腹板双角钢连接的滞回性§％并验证理论分析的可靠性，本文进行了4个腹板双 角钢连接的循环加载试验。试验共分3个部分：材眭试验；连接滑移系数试验和腹板双角钢 连接循环加载试验。在循坏加载试验中，探讨了角钢长度、螺拴直径和螺栓排列布置对连接 滞回性能的影响。试验结果表明，腹板双角钢连接具有良好的延性，增大角钢的长度，能提 高连接的强度，增大螺栓间距，减小螺栓直径，能改善连接的延性。 本文首次采用考虑材料、几何和状态三维非线眭的有限元法对腹板双角钢连接进行了循 环加载分析，真实模拟了角钢与柱翼缘表面、螺栓头(帽)与各板件间、螺栓孔和螺栓杆问 的接触问题。在将有限元计算结果与试验结果对比验证之后，本文系统地分析了15个系列 共45个有限元试件。主要研究了摩擦系数、螺栓预拉力、螺栓线到与柱连接角钢肢背的距 离、螺栓直径及级别、梁长、螺栓排列布置、梁高、柱翼缘厚度、角钢厚度、角钢长度、梁 腹板只与角钢肢尖相焊接、钢材强度、角钢与梁柱均栓接、角钢与柱焊接与梁栓接、角钢与 粱拄均焊接等参数对腹扳双角钢梁柱连接滞回性能的影响，得出了一系列重要的结论。 最后，根据试验和有限元研究结果，提出了设计和施工建议。 本文系统、全面地分析了腹板双角钢连接在循环荷载作用下的破坏机理，对于修订国家 相关规范、指导工程设计有重要的参考价值，也为进～步研究钢框架梁柱抗剪连接的抗震性 能打下良好的基础。 关键词：钢框架梁柱腹板双角钢连接，循环荷载，滞回性能，抗震设计，非线性有限元 论文类型：应用基础研究 ★本课题为国家自然科学基金资助项目 西安建筑科技大学博士学位论文Failure 西安建筑科技大学博士学位论文 Failure Mechanism Analysis and Design Criterfa of Steel Beam-to．colurnn Double—angle Shear Connections under Cyclic Load+ Abstract Double。angle Connections are considered as PR(Partially restrained)typed connections or more specially are simple shear connections in practical structural design．This mearlS that they are idealized as pinned and are assumed to transfer ordy shear loads to the supporting members． However，it has been found that they have some rotational stiffness and may transfer some moments to the supporting members．Development ofmoment in the connections can have positive as well as negative effects On the performance of structures．The positive effect of moment is to contribute to lateral strength and stitNess of the fldlrles．The negative effect of connection moment is to subject columns to extra moments that they are not considered in their design．Especially during earthquake， it is expected t