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钢结构重量轻、地震作用小、延性好。钢结构框架是一种抗震性能很好的结构,在世界各国应用十分广泛。然而,在1994年发生在美国的Northridge地震和1995年发生在日本的阪神地震中,钢结构框架发生了严重的破坏,而且大多都是发生在节点处的脆性破坏。两次强烈地震反应了钢结构框架梁柱连接的性能有待进一步研究,也引起了全世界结构工程专家的广泛关注。对钢框架梁柱腹板连接的节点性能的研究,在理论研究和工程应用上都具有重要的意义。 本文在弹性力学和塑性力学的基础上,利用非线性有限单元法,建立了考虑几何非线性、材料非线性以及摩擦等参数的梁柱腹板连接的非线性有限元模型,模拟研究了钢框架梁柱腹板连接在单向荷载作用下的反应。将有限元分析结果与试验结果(美国所做)进行了对比,验证了分析的正确性。 本文根据我国规范的有关规定,自行建立了12个不同构件尺寸的梁柱腹板连接的三维有限元模型,对不同构件尺寸的梁柱腹板刚性连接节点在单向荷载作用下的反应进行了研究,从结构的Mises应力等值线示意图、梁端加载处的荷载——位移曲线、翼缘连接板两端的Mises等效应力以及翼缘连接板与柱相连接的三边的Mises应力等值线示意图四方面进行了比较与分析,从而得出了不同构件尺寸的梁柱腹板刚性连接的在受力行为上的结论:增加翼缘连接板的厚度、增加翼缘连接板的长度以及采用柱的横向加劲肋均可以改善节点的受力性能:提高节点的承载能力;减小翼缘连接板内部与柱翼缘边的的应力不均匀现象,从而避免试件过早地发生破坏。然后针对模型的设计,提出了几点建议。 本文所建立的有限元模型考虑问题全面、精度较高,它与所采用的有限元程序能够很好地模拟、研究在单向荷载作用下梁柱腹板刚性连接的反应。本文研究的内容比较系统,结论及建议对于指导工程设计具有重要的参考价值,为进一步研究钢框架梁柱腹板刚性连接的节点性能打下了良好的基础。