延性设计建筑结构论文提纲

论文题目：下翼缘耗能拼接板可替换的“上焊下栓”梁柱节点抗震性能有限元研究

摘要：建筑工业化通过现代化的制造、运输、安装及管理,能够增加机械设备使用率、减少人工劳动、提高施工速度、降低工程成本及提升建筑质量。钢结构作为推动建筑工业化发展的重要结构形式之一,其具有构件设计标准化、生产工厂化、运输物流化、安装专业化、施工效率高以及施工废弃物少等特点。钢结构被广泛应用在工业厂房、高层建筑、大跨度空间结构等领域。梁柱节点是钢结构传力的重要部位,会直接关系到结构的安全。在结构抗震设计中除了保障生命安全和减小经济损失外,还需要提高结构在极端受灾后的快速恢复能力,通过优化梁柱节点的连接形式,可有效提高钢结构灾后的恢复能力。本研究在“上焊下栓”节点基础上,提出下翼缘耗能拼接板可替换的“上焊下栓”梁柱节点。该节点不仅改善了节点的抗震性能而且实现了结构在灾后的快速修复能力。本文采用ABAQUS有限元分析软件对进行数值模拟分析:构件选择的单元类型为三维实体单元（C3D8R）,应力-应变本构模型采用二折线随动强化模型,加载方式为位移控制加载。研究了不同材料的高延性拼接板和O型耗能拼接板厚度（t）以及O形板直线段高度（h）的改变对“上焊下栓”梁柱节点的破坏形态、极限承载力、滞回性能、骨架曲线以及耗能能力的影响。主要研究内容如下:1)设计了12个试件研究采用高延性拼接板的“上焊下栓”梁柱节点的抗震性能,其中6个试件用于研究单层同一材料高延性拼接板,6个试件用于研究多层复合材料高延性拼接板。研究结果表明:高延性拼接板的“上焊下栓”梁柱节点在荷载作用下使得框架梁和框架柱的变形基本保持在弹性变形范围,表明该节点在地震中能有效保护主体结构不被破坏;高耗能拼接板与梁连接采用螺栓,拆卸方便,能实现震后快速修复;各模型的滞回曲线形状基本相似,呈现稳定且饱满状态,延性系数均在5.0以上,表明该节点具有良好的耗能及延性性能;对于单层同一材料高延性拼接板来说,不锈钢材质的高耗能拼接板的性能最好;对不锈钢高耗能拼接板厚度的研究表明,8mm厚的不锈钢拼接板节点的极限承载能力、刚度以及延性性能较差,12mm与14mm厚的不锈钢拼接板对节点极限承载能力、刚度以及延性性能的相差不大,为保证经济效益,建议不锈钢拼接板厚度较普通钢板厚20%-40%;对于多层复合材料高延性拼接板来说,复合材料为铝镁合金材质的拼接板的性能最好;其次是20#钢、不锈钢、Q235级钢、铜锌合金。2)设计了8个有限元模型,研究O形耗能拼接板的“上焊下栓”梁柱节点的抗震性能。研究结果表明:试件的破坏主要集中在O形耗能拼接板的O形段处;各模型的滞回曲线形状均稳定饱满,延性系数均超过5.5,节点具有良好的耗能性能和延性性能;随着厚度（t）的增加,试件的极限承载能力、刚度以及延性性能增大,耗能性能略有降低;O形板直线段高度（h）的增加,对“上焊下栓”梁柱节点的极限承载力和刚度退化的影响较小;随高度（h）的增加节点耗能性能和延性性能略有增大;O形耗能拼接板使节点在地震中能有效避免框架梁和框架柱结构的破坏并能实现灾后快速修复。

关键词：“上焊下栓”梁柱节点;可替换;高延性板;有限元分析;抗震性能

学科专业：建筑与土木工程（专业学位）

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 研究背景

1、削弱型节点

2、加强型节点

3、高耗能节点

4、自修复节点

1.3 国内外研究现状

1、国内研究现状

2、国外研究现状

1.4 本文研究内容

第2章 有限元理论及软件

2.1 有限元通用软件

2.2 ABAQUS有限元软件介绍

2.3 有限元模型建立步骤

2.3.1 创建部件

2.3.2 材料属性

2.3.3 部件组装

2.3.4 设置分析步

2.3.5 定义载荷与边界条件

2.3.6 设置约束和相互作用

2.3.7 网格划分

2.3.8 作业提交及后处理

第3章 高延性拼接板的有限元分析

3.1 节点构造及计算

3.1.1 节点构造

3.1.2 节点计算

3.1.3 试件验算

3.2 模型信息

3.2.1 模型尺寸

3.2.2 单元选择及网格划分

3.2.3 材料本构及边界条件

3.2.4 模型加载制度

3.2.5 有限元模型的验证

3.3 单层同一材料高延性拼接板研究

3.3.1 试件的设计参数

3.3.2 有限元结果分析

3.4 多层复合材料高延性拼接板研究

3.4.1 试件的设计参数

3.4.2 有限元结果分析

3.5 结论

第4章 O形耗能拼接板的有限元分析

4.1 模型尺寸确立

4.2 有限元模型

4.2.1 模型设置

4.2.2 材料本构及边界条件

4.2.3 模型加载制度

4.3 结果分析

4.3.1 应力云图及破坏形态

4.3.2 滞回曲线

4.3.2.1 梁端滞回曲线

4.3.2.2 拼接区滞回曲线

4.3.3 试件主要性能指标

4.4 结论

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

三、参加的科研及工程实践

致谢