基于轻钢框架结构节点域加固方法研究

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1、沈阳建筑大学硕士学位论文轻钢框架结构节点域加固方法研究姓名：任青华申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：贾连光2007-02硕士研究生学位论文摘要I摘要轻钢结构是近十年来发展最快的领域，在美国采用轻型钢结构占非住宅建筑投资的50%以上，我国每年新建轻钢房屋600-800万平方米，用钢约20万吨。钢框架在各国虽然早已普遍应用，但是在美国和日本分别于1994年和1995年的大地震后，人们重新审视钢结构在多高层建筑中的应用。在钢框架体系中，节点域在框架梁、柱节点中，是较薄弱的部位，尤其是在轻钢结构中，梁、柱腹板的高厚比较大，此时节点域处就更

2、显薄弱。节点域主要以受剪为主，说其在地震作用下薄弱是因为要通过其变形来耗散地震能量。节点域的抗剪性能集中表现为节点域的厚度，在各国的规范中，对厚度都有明确的规定。对于厚度不满足规范要求的节点域要求对其进行补强，目前提出的补强方式主要有加厚节点板域、设置竖向加劲肋或斜加劲肋、削弱截面以及采用纤维加固等，工程上通常采用的补强方式是加厚节点域与设置竖向加劲肋或斜加劲肋，但是对于加厚板域与设置加劲肋的补强方式而言，如何设置加劲肋其补强效果更好，以及设置加劲肋与加厚板厚相比哪咱效果更好却没有进一步的研究。本文就是在节点域厚度不满足有关规定的情况下，

3、除加厚节点板域、设置斜加劲肋以及设置竖向加劲肋几种补强方式外，又提出设置横向加劲肋、十字交叉加劲肋、双对角交叉加劲肋等几种补强方式，并且进一步将对角与双对角加劲肋按加劲肋方向分别分为正反两种。在原有的节点试验的基础上，通过有限元分析软件对原有的试验进行模拟，将实验破坏图与模拟分析图以及实验滞回曲线与模拟分析滞回曲线进行对比，在原有试验结果与模拟结果较好吻合的条件下，对文中提到的几种加固方法用上述模拟条件进行模拟，并分析比较各种方法的模拟结果；另外通过有限元软件对文中提出的几种节点域进行屈曲后强度分析，得出其相应的屈曲荷载与极限荷载。最终，

4、综合分析各种节点域的刚度、滞回性能、屈曲荷载与极限荷载，找出效果较好的加劲肋方式。除此之外，利用本文分析的结果对斜向加劲肋节点域的设计公式进行了验证，进一步给出了门式刚架节点域斜加劲肋的设计公式。关键词：轻钢结构；钢框架；节点域；加固方法；有限单元法IIABSTRACT硕士研究生学位论文AbstractThedevelopmentaboutthestructureofthelight-weightedsteelisthefastestfieldduringthistenyears,theinvestmentaboutthestructur

5、eofthelight-weightedsteeloccupiesabove50%ofthenon-dwellinghouseinAmerican,everyyearthereisthenewly-builtbuildingfrom6000to8000thousandssq.m,usingsteels200thousandstons.SteelmomentframesarewildlyusedforseismicdesignintheUnitedStatesandJapan,andhighlyregardedstructuralsyste

6、ms,butseveredamagetosteelframesoccurredduringthe1994Northridgeand1995Hyogoken-Nanbuearthquakes.AbriefhistoryoftheengineeringintheUnitedStatesandJapanisprovided,andcurrentdesignmethodsaresummarizedandcompared.Insteelframes,panelzonesusuallyareveryductileelementscapableofun

7、dergoingsevereinelasticstrainreversalwithoutadecreaseinstrength.Especiallyinlight-weightedsteelstructure,theratioabouthighnessandthicknessofthebeamsandthezoosismore,soatthistimethepanelzonesbecomemoreductile.Structuralstabilityandresistancetolateralloadsrequirethetransfer

8、ofbendingmomentsbetweenbeamsandcolumns.Dependinguponstiffnessandstrengthrequirements,thistransfe