文档介绍：钢管混凝土柱-工字钢梁半刚性节点有限元分析
Nonlinear finite element analysis of CFSST columns and
H shape steel beams semi-rigid connections
作者姓名范雪
学位类型学历硕士
学科、专业结构工程
研究方向钢结构及空间网架结构
导师及职称完海鹰教授
2010 年 04 月 01 日
合肥工业大学
本论文经答辩委员会全体委员审查,确认符合合肥工业大学
硕士学位论文质量要求。
答辩委员会签名
主席:王秀喜中国科学技术大学教授
委员:张红亚安徽建筑工业学院教授
王建国合肥工业大学教授
张伟林安徽建筑工业学院教授
丁克伟安徽建筑工业学院教授
导师:完海鹰合肥工业大学教授
独创性声明
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据我所知,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
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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
并表示谢意。
学位论文作者签名:范雪签字日期:2010 年 4 月 25 日
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学位论文作者签名:范雪导师签名:完海鹰
签字日期:2010 年 4 月 25 日签字日期: 2010 年 4 月 29 日
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通讯地址: 邮编:
钢管混凝土柱-工字钢梁半刚性节点有限元分析
摘要
方钢管混凝土钢框架结构由于具有综合经济效益好、强度高、延性好、抗
震性能优越、施工周期短等优点,其应用越来越广泛。但我国对方钢管混凝土
柱-工字钢梁节点的理论和试验研究较少,因此开展方钢管混凝土柱-工字钢
梁节点的受力性能研究,对于促进方钢管混凝土柱框架的推广应用具有重要的
理论意义与工程应用价值。由于节点形式的多样性和受力的复杂性,国内外对
方钢管混凝土柱一工字钢梁连接节点方面的研究尚处于起步阶段,很不完善,
尤其是对半刚性节点受力性能的研究。
本文通过低周反复试验深入研究方钢管混凝土柱与钢梁相接节点的受力性
能。而后对方钢管混凝土柱-工字钢梁节点试件的实际尺寸进行三维实体建模,
运用有限元软件ANSYS 进行非线性分析,有限元分析得出的结果与试验结果
较为吻合。本文采用分离式模型,应用不同单元类型模拟混凝土、钢梁、钢管、
螺栓,考虑螺栓与钢材之间的粘结滑移性能,对于钢管内的混凝土和钢管壁受
荷下的粘结关系采用完全粘结的假定。结果表明,有限元计算误差比较小,模
型合理。在此基础上,利用模型对节点的不同影响因子做了定性的分析。结果
表明,钢管壁厚度、梁高度、翼缘厚度、腹板厚度、角钢厚度的增大对节点承
载力提高是有利的,其中梁高度影响最大,钢管壁厚对节点承载力几乎没有多
大影响。
最后,对本文写作过程中遇到的问题进行了总结,提出方钢管混凝土共同
工作性能研究中有待于进一步深入的问题,并对方钢管混凝土结构的广阔应用
前景进行了展望。
关键词:钢管混凝土;半刚性节点;ANSYS;有限元分析
Nonlinear finite element analysis of CFSST columns and
H shape steel beams semi-rigid connections
ABSTRACT
The concrete filled square steel tube (CFSST) column steel frame structures are
more and more widely used for the advantages such as more economical, higher
strength, better rigidity and seismic performance, short construc