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第1章 引言1

1.1钢管结构与相贯节点1

1.1.1钢管结构1

1.1.2相贯节点概述2

1.1.3相贯节点分类3

1.1.4圆钢管相贯节点主要性能参数4

1.2国内外研究现状及最新进展评述5

1.2.1相贯节点轴向静力承载力的研究现状5

1.2.2相贯节点非刚性性能的研究现状10

1.2.3相贯节点屈服与极限承载力的判定13

1.2.4相贯节点滞回性能的研究现状14

1.2.5前人研究的不足15

1.3工程背景与研究意义16

1.3.1工程应用背景16

1.3.2研究意义17

1.4研究工作17

1.4.1研究内容17

1.4.2研究方法与技术路线18

1.4.3章节安排19

第2章 圆钢管相贯节点非刚性性能的试验研究与有限元分析21

2.1引言21

2.2试验目的21

2.3试验方案22

2.3.1基本方法22

2.3.2试件设计22

2.3.3加载装置23

2.3.4加载工况24

2.3.5测试方案26

2.4试验内力校核27

2.5试验结果与分析29

2.5.1相贯节点抗弯刚度的定性分析29

2.5.2相贯节点抗弯刚度的杆系有限元分析模型29

2.5.3不同受力组合状态下的弹性抗弯刚度29

2.5.4屈服后的抗弯刚度35

2.5.5影响抗弯刚度的构造因素35

2.5.6节点抗弯承载力36

2.6节点弹性及弹塑性抗弯刚度的有限元分析与校验37

2.6.1有限元模型的建立37

2.6.2有限元分析与试验结果的比较39

2.7本章结论42

第3章 圆钢管相贯节点非刚性性能的理论分析与计算公式44

3.1引言44

3.2相贯节点的变形机理及刚度定义44

3.3相贯节点刚度计算的有限元建模与分析46

3.3.1几何形式47

3.3.2荷载施加方法47

3.3.3单元类型和材料特性47

3.3.4边界条件47

3.4T形、Y形相贯节点刚度的影响因素与参数公式48

3.4.1影响因素48

3.4.2单参数分析48

3.4.3正交模型设计及分析52

3.4.4节点刚度参数公式的多元回归分析53

3.4.5节点刚度参数公式与试验结果的比较55

3.5K形相贯节点柔度系数的影响因素与参数公式56

3.5.1影响参数56

3.5.2单参数分析57

3.5.3正交模型设计及分析59

3.5.4节点柔度系数参数公式的多元回归分析61

3.5.5节点柔度系数的参数公式与试验结果的比较65

3.6相贯节点的抗弯极限承载力66

3.6.1抗弯承载力公式的理论基础与参数化模型66

3.6.2各国规范公式比较66

3.6.3公式与试验数据的对比评价68

3.6.4弯矩与轴力组合作用下的节点承载力相关方程68

3.7相贯节点的弯曲非线性模型71

3.7.1M－θ非线性曲线的模型化71

3.7.2模型参数的确定与检验73

3.8本章结论79

第4章 圆钢管相贯节点刚度判定准则与钢管结构整体行为81

4.1引言81

4.2空腹格构梁的节点刚度判定准则81

4.2.1空腹格构梁81

4.2.2刚架模型82

4.2.3基于结构整体变形的节点刚度判定准则83

4.3节点刚度对Warren型钢管格构梁整体静力行为的影响分析85

4.3.1Warren型钢管格构梁85

4.3.2表征节点局部刚度的非刚性单元87

4.3.3节点模型的数值实现与校验93

4.3.4节点刚度影响Warren型钢管格构梁静力性能的算例分析94

4.4节点性能对单层肋环形球面网壳整体稳定行为的影响分析98

4.4.1单层肋环形球面网壳98

4.4.2非刚性节点网壳分析的数值模型99

4.4.3网壳结构的屈曲分析100

4.4.4算例验证101

4.4.5节点性能对单层肋环形球面网壳稳定性能的影响分析107

4.5本章结论116

第5章 节点半刚性钢管桁架受压腹杆计算长度分析118

5.1引言118

5.2节点半刚性钢桁架腹杆计算长度系数推导119

5.2.1考虑节点刚度后四弯矩方程的建立119

5.2.2受压腹杆的构件群稳定方程和计算长度系数121

5.2.3计算长度系数表及简化计算公式124

5.3钢管桁架腹杆计算长度系数及分析124

5.4本章结论128

第6章 反复荷载下圆钢管相贯节点滞回性能的试验研究129

6.1引言129

6.2试验目的129

6.3试验方案130

6.3.1试验设计思路130

6.3.2试件设计130

6.3.3加载装置设计132

6.3.4加载制度134

6.3.5测试方案135

6.4轴向滞回性能试验结果与分析141

6.4.1材性试验结果141

6.4.2试验现象和破坏模式141

6.4.3节点荷载－位移滞回曲线144

6.4.4节点应变分布规律149

6.4.5节点承载力分析152

6.4.6节点刚度分析155

6.4.7节点延性分析156

6.4.8节点耗能分析157

6.4.9小结159

6.5弯曲滞回性能试验结果与分析160

6.5.1试验现象和破坏模式160

6.5.2节点荷载－位移滞回曲线162

6.5.3节点应变分布规律169

6.5.4节点承载力分析174

6.5.5节点刚度分析176

6.5.6节点延性分析177

6.5.7节点耗能分析177

6.5.8小结179

6.6本章结论180

第7章 反复荷载下圆钢管相贯节点滞回性能的数值模拟与分析181

7.1引言181

7.2非线性有限元分析的基本原理181

7.2.1材料的屈服准则、流动法则和强化法则182

7.2.2数值算法的步骤及有关说明185

7.3单元与插值函数构造187

7.4有限元建模与分析189

7.4.1模型建立与网格划分189

7.4.2焊缝模拟189

7.4.3边界条件189

7.4.4荷载条件189

7.4.5数值算法190

7.5数值模拟结果与分析191

7.5.1轴向滞回性能试件数值结果与试验的比较191

7.5.2轴向滞回性能试件的应力分布特点192

7.5.3弯曲滞回性能试件数值结果与试验的比较197

7.5.4弯曲滞回性能试件的应力分布特点199

7.6相贯节点轴向滞回性能的参数计算与分析204

7.6.1参数试件设计204

7.6.2轴向加载制度205

7.6.3计算结果205

7.6.4参数分析211

7.7相贯节点弯曲滞回性能的参数计算与分析214

7.7.1参数试件设计214

7.7.2弯曲加载制度214

7.7.3计算结果214

7.7.4参数分析220

7.8本章结论222

第8章 结论与展望223

8.1结论223

8.2研究展望226

附录A 圆钢管相贯节点非刚性能试验附图228

附录B 圆钢管相贯节点滞回性能试验附图235

参考文献241

后记251