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1 钢结构连接的特点1

1.1 传统钢框架刚性连接节点的特点1

1.2 新型钢框架刚性梁柱连接的特点2

1.3 半刚性连接类型4

1.4 钢框架梁柱连接的研究方法5

1.5 各国钢结构规范中梁柱连接的设计和计算方法7

1.5.1 欧洲规范7

1.5.2 美国连接设计规范8

1.5.3 日本连接规范8

1.5.4 我国钢结构规范9

1.6 本章小结9

2 半刚性梁柱连接的类型及性能10

2.1 梁柱连接的受力特性10

2.2 半刚性梁柱连接的M-θr力学模型11

2.2.1 线性模型11

2.2.2 多项式模型11

2.2.3 B样条模型12

2.2.4 幂函数模型12

2.2.5 指数函数模型12

2.2.6 有限元法的模拟13

2.3 半刚性连接的恢复力模型13

2.4 本章小结15

3 钢框架梁柱连接的受力性能分析17

3.1 引言17

3.2 狗骨式刚性连接的受力性能17

3.2.1 连接的设计17

3.2.2 影响狗骨式刚性连接性能的因素18

3.3 半刚性梁柱连接的受力性能18

3.3.1 顶底角钢连接的受力性能18

3.3.2 带双腹板顶底角钢连接的受力性能21

3.3.3 外伸端板连接的受力性能24

3.3.4 短T型钢连接的受力性能31

3.4 各类连接一般设计原则32

3.5 本章小结32

4 梁柱连接的试验研究35

4.1 引言35

4.2 试验概况35

4.2.1 试验目的35

4.2.2 试件材性试验36

4.2.3 梁柱连接试件的设计36

4.2.4 量测仪器39

4.2.5 试验加载装置40

4.2.6 试验测试内容及测试仪器40

4.3 试验结果及结果分析40

4.3.1 顶底角钢连接、带双腹板顶底角钢连接40

4.3.2 外伸端板连接45

4.3.3 短T型钢连接47

4.3.4 狗骨式刚性连接50

4.3.5 原因分析52

4.4 试验结果讨论52

4.4.1 各种连接的滞回曲线分析与对比52

4.4.2 各种连接的破坏模式分析53

4.4.3 节点域的变形对连接性能的影响53

4.4.4 理论分析计算与试验数值的对比53

4.5 本章小结54

5 梁柱连接节点的有限元分析56

5.1 ANSYS有限元建模基本设置56

5.1.1 试件尺寸和材料本构参数56

5.1.2 边界条件与加载控制56

5.1.3 定义材料特性和单元类型57

5.1.4 定义接触单元57

5.1.5 定义预拉力单元58

5.1.6 求解设定58

5.2 顶底角钢梁柱连接有限元分析58

5.2.1 有限元模型58

5.2.2 加载方案59

5.2.3 有限元计算结果59

5.2.4 结论61

5.3 带双腹板顶底角钢梁柱连接有限元分析62

5.3.1 有限元模型及材料本构关系62

5.3.2 有限元结果及分析62

5.3.3 结论64

5.4 剖分T型钢梁柱连接有限元分析65

5.4.1 模型建立65

5.4.2 加载方案确定66

5.4.3 计算结果分析67

5.4.4 结论73

5.5 外伸端板梁柱连接有限元分析73

5.5.1 有限元模型及材料本构关系73

5.5.2 有限元结果及分析74

5.5.3 结论81

5.6 狗骨式刚性连接有限元分析81

5.6.1 有限元模型及材料本构关系81

5.6.2 有限元结果及分析81

5.6.3 节点域应力分析82

5.6.4 结论83

5.7 本章小结84

6 半刚性钢框架的几何和材料非线性分析85

6.1 概述85

6.2 连接非线性87

6.2.1 半刚性连接梁柱单元模型87

6.2.2 半刚性梁柱单元的刚度矩阵87

6.3 半刚性钢框架的二阶非线性分析88

6.3.1 概述88

6.3.2 考虑二阶效应的半刚性梁柱单元的刚度矩阵89

6.4 考虑材料非线性的二阶半刚性连接钢框架分析93

6.4.1 增量形式的力-位移方程93

6.4.2 各种情况下的刚度方程93

6.5 非线性分析的求解方法96

6.5.1 概述96

6.5.2 非线性方程的求解方法——牛顿-拉夫逊荷载控制法97

6.5.3 钢框架分析的破坏准则97

6.6 计算流程98

6.7 本章小结100

7 钢框架试验研究102

7.1 概述102

7.2 材性试验102

7.3 试验概况103

7.3.1 试件设计与制作103

7.3.2 试验装置、试件安装和试验概况104

7.4 试验结果及分析108

7.4.1 试验结果108

7.4.2 滞回特性分析109

7.4.3 弯矩转角分析111

7.4.4 塑性铰分析112

7.4.5 试验小结112

7.5 试验结果与程序计算结果比较113

7.5.1 考虑连接柔性框架的内力与位移计算113

7.5.2 不考虑连接柔性框架的内力与位移计算116

7.6 ANSYS有限元分析及结果对比117

7.6.1 半刚性连接钢框架117

7.6.2 狗骨式刚性连接钢框架118

7.7 本章小结120

8 空间半刚性连接钢框架二阶弹塑性分析122

8.1 前言122

8.2 基本假定122

8.3 空间半刚性连接钢框架的弹塑性分析122

8.3.1 空间钢框架结构杆单元的广义增量平衡方程124

8.3.2 应变-位移关系125

8.3.3 空间钢框架结构杆单元的几何非线性刚度方程127

8.3.4 广义增量平衡方程的积分128

8.3.5 空间杆单元的弹塑性刚度方程130

8.3.6 空间受力杆截面的屈服面方程132

8.3.7 半刚性连接空间杆单元非线性刚度方程133

8.3.8 半刚性连接空间钢框架弹塑性刚度方程134

8.4 本章小结135

9 空间半刚性钢框架的有限元分析137

9.1 概述137

9.2 空间半刚性钢框架有限元模型137

9.2.1 有限元计算模型137

9.2.2 有限元单元选取及加载求解138

9.3 节点刚度对空间钢框架顶点侧移的影响139

9.4 节点侧向刚度对空间钢框架顶点侧移的影响141

9.5 节点侧向刚度对空间半刚性钢框架内力的影响142

9.5.1 改变节点刚度分析节点侧向刚度对空间半刚性钢框架内力的影响142

9.5.2 非对称情况下节点侧向刚度对空间半刚性钢框架内力的影响143

9.6 本章小结144

10 半刚性连接抗火性能研究146

10.1 概述146

10.1.1 结构抗火设计146

10.1.2 国内外相关规范147

10.2 半刚性梁柱连接节点热传导研究148

10.2.1 带双腹板顶底角钢梁柱连接节点热传导研究148

10.2.2 顶底角钢梁柱连接节点热传导研究156

10.3 半刚性连接抗火性能有限元分析158

10.3.1 端板连接抗火性能有限元分析158

10.3.2 带双腹板顶底角钢梁柱连接抗火性能有限元分析162

10.3.3 顶底角钢梁柱连接抗火性能有限元分析167

10.4 本章小结171

11 半刚性连接平面钢框架拟动力试验研究174

11.1 拟动力试验简介174

11.2 拟动力试验原理174

11.3 试验概况175

11.3.1 试件设计与制作175

11.3.2 试验装置176

11.3.3 试验目的177

11.3.4 试件材性试验177

11.3.5 试验测试内容及测试仪器178

11.4 试验地震波的选取178

11.4.1 地震动的三个基本要素和选择原则178

11.4.2 地震波的选取和调整179

11.5 试验步骤180

11.5.1 试验参数的确定180

11.5.2 试验加载方案181

11.6 试验现象及分析182

11.6.1 各主要受力截面应变反应183

11.6.2 100gal荷载等级下梁应变分析183

11.6.3 100gal荷载等级下柱应变分析183

11.6.4 200gal等级荷载下梁应变分析184

11.6.5 200gal等级荷载下柱应变分析184

11.6.6 300gal等级荷载下梁应变分析184

11.6.7 300gal等级荷载下柱应变分析184

11.6.8 测点位移分析187

11.6.9 层间刚度189

11.6.10 加速度反应189

11.6.11 位移反应191

11.6.12 滞回性能192

11.7 结论与展望193