盖板加强型节点有限元分析及三维深化设计出图研究

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钢框架结构设计中梁柱的连接性能是影响其抗震性能的关键。传统梁柱刚性连接,在受到外部荷载作用时,由于连接板件的截面面积和截面模量一般小于梁自身,在固定端的约束作用下塑性应变无法进行扩散,集中于连接位置,从而使连接位置出现应力/应变集中现象易造成脆性断裂。为了增加节点的延性,采用局部加强措施设计了一种盖板加强式节点,对于梁柱节点形成的塑性铰进行外移,提高了节点延性,避免节点连接位置在强震作用下发生脆性破坏。钢结构节点深化设计费时费力,一处出现错误需要进行多处改动,为了设计更加高效利用三维设计方案对钢结构建筑设计进行快速出图、多维联动。本文利用三维信息模型技术进行钢结构节点符号库建立,实现详图的快速出图,为钢结构设计提供便利。为了达到塑性铰外移和三维深化设计出图目的,本文设计一种盖板加强式节点连接形式和三维深化设计快速出图开发插件,节点连接形式通过ABAQUS有限元分析为梁柱连接参数的合理范围提供理论依据,利用设计插件进行了快速详图出图,本文主要的研究内容结论如下:(1)设计了一种符合中国规范要求的节点连接形式,根据稳定性计算原则,计算出了合理的梁柱截面尺寸,通过改变连接板件参数进行ABAQUS有限元理论分析,分析节点在单调荷载作用下的力学性能和往复荷载作用下的承载能力与抗震性能,得出节点连接件的合理取值范围。翼缘板厚度改变,各试件在单调荷载作用下应力变化不大,厚度最薄的BYT-1试件到最厚BYT-3试件的差距占比基础试件不到10%,当盖板的厚度与梁翼缘厚度相同时已经可以保证节点的强度要求。通过改变腹板连接件厚度,构件延性没有明显改变,通过厚度增加耗能能力没有明显改变。在改变翼缘盖板长度分析中,通过滞回曲线发现过短和过长的盖板都会降低节点的抗震能力,当盖板长度为梁高度的0.75倍左右时,这种梁柱加强型连接节点性能表现较好。(2)为了加强钢结构建筑设计在信息化技术中应用的灵活性,实现快速出图功能,对三维设计软件Revit进行了快速节点搭建详图出图功能开发,完善了该软件三维设计在钢结构设计中不足,为建筑行业走信息化发展道路提供了优势与便利。
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