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考虑粘结滑移的型钢混凝土框架节点受力性能研究

作　者: 邓捷
导　师: 冯仲齐
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 工程力学
关键词: 型钢混凝土 框架节点 粘结滑移 连接单元 ANSYS程序数值模拟
分类号: TU398.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


型钢混凝土结构具有众多优良的性能，特别是良好的延性和耗能性能在地震设防区域内有广阔的发展空间。在发达国家，这种结构形式得到了广泛的应用。两种材料之间良好的粘结作用是确保这类构件中的两种材料能在一起协同工作。要想尽可能的利用这种结构的优势，就必须使构件内的混凝土和钢材在一起协同作用来一起抵抗外部的各种作用。混凝土与型钢之间的粘结作用直接影响了这种结构的计算假定、变形和裂缝的分析方法和计算理论。本文的研究主要开展了以下内容：1)根据已有的研究成果，阐述了构成粘结应力各部分作用之间的关系，并借助国内外实验成果对粘结滑移本构关系、造成影响的因素等问题进行了较为充分的理论分析。2)运用ANSYS软件，对型钢混凝土框架节点建立了有限元模型，采用了非线性(Combination39)弹簧单元对混凝土与型钢两种材料相互之间的作用进行了模拟。运用ANSYS软件对型钢混凝土框架节点单向加载极限承载力进行了非线性有限元分析，建立了考虑混凝土与型钢的粘结滑移和不考虑混凝土与型钢的粘结滑移两种模型，通过ANSYS模拟已有的型钢混凝土框架节点单向静力加载实验，系统的总结出了弹簧单元参数的设置，建模的方法，并对比有限元模型结果和已有试验结果验证了ANSYS有限元模型的合理性，进一步运用两种模型来研究不同材料强度下型钢混凝土框架节点的极限承载力。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-9
1 绪论  9-19
  1.1 概述  9-10
  1.2 型钢混凝土结构的研究与应用  10-12
    1.2.1 型钢混凝土结构的种类  10
    1.2.2 型钢混凝土结构的应用  10-12
  1.3 型钢混凝土框架节点的连接形式及构造  12-14
  1.4 型钢混凝土框架节点研究现状  14-16
    1.4.1 节点抗震设计的意义  14
    1.4.2 实验研究  14-15
    1.4.3 有限元分析  15-16
  1.5 本文研究的目的、意义及研究内容  16-19
    1.5.1 存在问题  16-17
    1.5.2 研究的目的及意义  17
    1.5.3 本文研究内容  17-19
2 型钢混凝土粘结滑移性能  19-31
  2.1 问题提出  19-20
  2.2 粘结滑移机理分析  20-24
    2.2.1 粘结滑移的基本概念  20
    2.2.2 粘结机理的揭示  20-21
    2.2.3 影响粘结强度的主要因素  21-24
  2.3 型钢混凝土粘结滑移本构关系  24-31
    2.3.1 型钢混凝土粘结滑移主要试验方法  24-25
    2.3.2 研究成果  25-26
    2.3.3 平均粘结滑移本构关系的确立  26-29
    2.3.4 本文所做的处理  29-31
3 ANSYS 有限元建模基础  31-47
  3.1 有限元法基本理论  31-34
    3.1.1 有限单元法的分析过程  31-33
    3.1.2 弹塑性矩阵的推导  33-34
  3.2 ANSYS 有关问题分析  34-47
    3.2.1 单元类型  34-37
    3.2.2 混凝土材料特性  37-42
    3.2.3 型钢和钢筋的本构关系  42-43
    3.2.4 型钢混凝土粘结滑移的模拟  43-47
4 型钢混凝土框架节点的 ANSYS 模拟  47-63
  4.1 型钢混凝土框架节点的实验研究  47-49
    4.1.1 实验概况  47-49
  4.2 框架节点的有限元模型  49-53
    4.2.1 模型的建立  49-51
    4.2.2 边界约束条件及加载方式  51-52
    4.2.3 求解及后处理  52-53
  4.3 单向加载承载力性能分析  53-59
    4.3.1 单调加载下荷载位移曲线  53-55
    4.3.2 内力分布及破坏形态  55-59
  4.4 参数分析  59-63
    4.4.1 试件设计  59
    4.4.2 有限元计算结果对比  59-63
5 结论与建议  63-65
  5.1 主要结论  63
  5.2 存在问题与建议  63-65
致谢  65-67
参考文献  67-69

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 组合结构 > 其他组合结构
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