第1章 绪论 1
1.1 概述 1
1.2 结构抗震性能的研究方法 2
1.3 钢结构滞回性能的研究现状 3
1.4 本书的目的、研究方法和研究内容 3
参考文献 4
第2章 钢构件滞回性能的有限元分析 5
2.1 八节点超参数壳体单元坐标和位移函数 5
2.2 几何矩阵 7
2.3 应力和应变关系在整体和局部坐标间的转换 9
2.4 单元刚度矩阵 10
2.5 Kirchhoff应力和Cauchy应力的转换 11
2.6 等效节点力 12
2.7 建筑用钢材的混合强化本构关系 13
2.7.1 小变形下的本构关系 13
2.7.2 大变形下的本构关系 16
2.8 弹塑性各向异性损伤—混合强化本构关系 17
2.8.1 损伤材料的弹性本构方程 17
2.8.2 损伤混合强化规律 19
2.8.3 小变形弹塑性各向异性损伤本构关系 20
2.8.4 损伤演化方程 21
2.8.5 大变形弹塑性各向异性损伤本构关系 23
2.9 非线性有限元方程的求解及计算程序 23
2.9.1 位移增量法 24
2.9.2 应力、应变关系的求解 25
2.9.3 强化参数H的确定 27
2.9.4 数值积分的选择 27
2.9.5 残余应力及初始几何缺陷的处理 28
2.9.6 程序框图 29
2.10 计算程序精度验证 31
2.10.1 板壳大挠度弯曲问题 31
2.10.2 板壳屈曲问题 32
2.10.3 应变反向加载 33
2.10.4 箱形载面轴心受力构件单调加载 34
2.10.5 钢构件滞回性能 35
2.10.6 压弯构件的弹塑性弯扭屈曲 40
参考文献 42
第3章 梁柱全焊刚性连接滞回性能的有限元分析 44
3.1 弹塑性同性损伤本构关系 44
3.1.1 损伤变量与有效应力 44
3.1.2 损伤演化方程 45
3.1.3 考虑损伤和几何非线性的有限元方程 47
3.2 20节点空间等参元的几何特性及矩阵分析 48
3.2.1 节点坐标和位移 48
3.2.2 几何矩阵 49
3.2.3 单元刚度矩阵 50
3.2.4 等效节点力的计算 50
3.3 非线性有限元方程的求解 51
3.4 计算程序精度验证 51
参考文献 54
第4章 梁柱高强度螺栓连接的有限元模拟 55
4.1 接触问题的基本求解方法 55
4.2 ANSYS有限元建模 55
4.3 算例验证 57
参考文献 66
第5章 四边简支板受面内拉压循环荷载 68
5.1 分析参数设计 68
5.2 短板 69
5.3 长板 70
参考文献 71
第6章 箱形截面短柱受拉压循环荷载 72
6.1 分析参数设计 72
6.2 方管截面短柱 73
6.2.1 滞回曲线 73
6.2.2 强震下的板件宽厚比限值 74
6.3 矩形管截面短柱 76
6.4 小结 76
参考文献 77
第7章 箱形截面短柱受常轴力、循环弯矩 78
7.1 分析参数设计 78
7.2 滞回曲线 80
7.3 参数影响分析 81
7.3.1 翼缘宽厚比 82
7.3.2 腹板高厚比 82
7.3.3 轴压比 82
7.4 抗震设计建议 83
7.5 试验研究 84
7.5.1 试件设计及试验方案 85
7.5.2 试验结果及分析 85
7.5.3 试验结果对抗震设计建议适用性的验证 93
7.6 小结 94
参考文献 94
第8章 方管形截面支撑杆受拉压循环荷载 96
8.1 加载方式 96
8.2 残余应力的影响 96
8.3 模拟试件设计 97
8.4 滞回曲线的规律与特征 98
8.4.1 滞回曲线 98
8.4.2 包络线分析 100
8.4.3 单调加载曲线 101
8.4.4 支撑滞回曲线的基本特征 101
8.5 边界条件的影响 102
8.6 强度与延性 103
8.7 强震下构件的板件宽厚比限值 106
8.8 小结 107
参考文献 108
第9章 工字形截面支撑杆受拉压循环荷载 109
9.1 分析参数及试件设计 109
9.2 滞回曲线 110
9.3 各种参数对滞回性能的影响 112
9.3.1 翼缘板宽厚比 112
9.3.2 长细比 113
9.3.3 尺寸效应 113
9.4 强度与延性 113
9.5 强震下板件宽厚比限值 116
9.6 小结 118
参考文献 119
第10章 工字形截面梁 120
10.1 分析参数设计 120
10.2 平面外长细比的影响 122
10.3 翼缘宽厚比的影响 127
10.4 腹板高厚比的影响 128
10.5 残余应力的影响 129
10.6 抗震设计建议 130
10.7 小结 133
参考文献 133
第11章 工字形截面偏压构件 135
11.1 分析参数设计 135
11.2 滞回性能 137
11.3 各种参数的影响 138
11.3.1 翼缘宽厚比 138
11.3.2 腹板高厚比 139
11.3.3 轴压比 139
11.3.4 构件长细比 139
11.4 小结 140
参考文献 140
第12章 工字形截面压弯构件 142
12.1 分析参数设计 142
12.2 滞回性能 143
12.3 分析参数对滞回性能的影响 144
12.3.1 翼缘宽厚比的影响 144
12.3.2 腹板高厚比的影响 145
12.3.3 轴压比的影响 146
12.3.4 平面外长细比的影响 146
12.4 压弯构件轴压比和长细比的相关性 146
12.5 抗震设计建议 147
12.6 小结 148
参考文献 148
第13章 梁柱全焊刚性连接 150
13.1 试件设计 150
13.1.1 CWT系列试件 151
13.1.2 DB系列试件 151
13.1.3 BFT系列试件 152
13.1.4 CFT系列试件 152
13.1.5 CFW系列试件 152
13.1.6 SPAN系列试件 152
13.1.7 NC系列试件 153
13.1.8 WM系列试件 153
13.1.9 MST系列试件 153
13.1.10 NBB试件 153
13.2 单元划分 153
13.3 材料模型 154
13.4 加载制度 154
13.5 计算结果 154
13.6 对计算结果的分析 159
13.6.1 梁柱连接的应力分析 159
13.6.2 损伤分析 162
13.6.3 节点域厚度的影响 162
13.6.4 梁高的影响 164
13.6.5 梁翼缘厚度的影响 165
13.6.6 柱翼缘厚度的影响 165
13.6.7 柱翼缘宽度的影响 166
13.6.8 高跨比的影响 166
13.6.9 柱轴力的影响 166
13.6.10 焊缝强度的影响 167
13.6.11 钢材强度的影响 167
13.6.12 损伤的影响 168
13.6.13 循环荷载的影响 169
13.6.14 焊接衬板的影响 169
13.7 试验研究一 172
13.7.1 材性试验 172
13.7.2 焊接刚性梁柱连接的循环加载试验 180
13.7.3 试验结果分析 184
13.8 试验研究二 185
13.8.1 试件设计 185
13.8.2 试验方案 188
13.8.3 试验结果 188
13.8.4 试验结果分析 193
13.8.5 影响试件性能的主要因素 195
13.9 小结 195
参考文献 196
第14章 梁柱栓焊刚性连接 198
14.1 分析参数设计 198
14.1.1 节点域厚度 198
14.1.2 柱轴压力 198
14.1.3 高强度螺栓预拉力及摩擦面抗滑移系数 198
14.1.4 梁高度（HB系列） 199
14.1.5 梁翼缘厚度（TBF系列） 199
14.1.6 柱翼缘厚度（TCF系列） 199
14.1.7 柱翼缘宽度（WCF系列） 199
14.1.8 梁剪跨比（SPAN系列） 200
14.1.9 焊缝屈服强度（WM系列） 200
14.1.10 梁钢材屈服强度（BM系列） 200
14.1.11 梁腹板开口形状 200
14.1.12 焊接衬板处理方法（MBB系列） 201
14.2 连接受力性能及断裂分析 201
14.2.1 沿梁长度方向应力发展 201
14.2.2 梁腹板切角断面的应力分析 202
14.2.3 对接焊缝断面的应力 203
14.3 参数影响分析 204
14.3.1 柱轴力的影响 204
14.3.2 高强度螺栓预拉力及摩擦面抗滑移系数的影响 204
14.3.3 梁高的影响 205
14.3.4 梁翼缘厚度的影响 205
14.3.5 柱翼缘厚度的影响 205
14.3.6 柱翼缘宽度的影响 205
14.3.7 梁剪跨比的影响 205
14.3.8 焊缝屈服强度的影响 206
14.3.9 梁钢材屈服强度的影响 206
14.3.10 对接焊缝处梁腹板洞口形状的影响 206
14.3.11 焊接衬板处理方法的影响 206
14.4 试验研究 207
14.4.1 试件设计及试验方案 207
14.4.2 试验结果及分析 209
14.4.3 试验结果的数值模拟 211
14.5 小结 213
参考文献 214
第15章 改进型梁柱连接 216
15.1 “骨式”节点 216
15.1.1 分析参数设计 216
15.1.2 各参数的影响 217
15.1.3 连接受力性能分析 217
15.2 焊接盖板节点 218
15.2.1 分析参数设计 219
15.2.2 各种参数的影响 219
15.2.3 连接受力性能分析 219
15.3 焊接梁腋节点 222
15.3.1 分析参数设计 222
15.3.2 各种参数的影响 223
15.3.3 连接受力性能分析 223
15.4 加腋节点试验研究 226
15.4.1 加腋节点设计及试验方案 226
15.4.2 试验结果及分析 227
15.5 小结 231
参考文献 233
第16章 梁柱端板式连接 235
16.1 分析参数设计 236
16.1.1 试件设计 236
16.1.2 材料参数 241
16.1.3 单元划分及边界条件 242
16.1.4 加载制度及破坏准则 242
16.2 连接受力性能分析 243
16.2.1 单向加载性能 243
16.2.2 循环加载性能 244
16.3 各种参数的影响 247
16.3.1 螺栓直径、级别与排列方式 247
16.3.2 端板厚度及加劲肋 249
16.3.3 端板宽度 252
16.3.4 节点域板厚及加劲肋 252
16.3.5 柱的轴压比 255
16.3.6 柱翼缘尺寸 255
16.3.7 梁端剪力 257
16.3.8 梁截面高度 258
16.3.9 螺栓预拉力 258
16.3.10 钢材牌号 259
16.4 试验研究 259
16.4.1 试件设计及试验方案 259
16.4.2 试验结果及分析 261
16.4.3 试验结果与模拟结果的对比 264
16.5 端板连接节点设计 265
16.5.1 螺栓 265
16.5.2 端板 267
16.5.3 节点域 268
16.5.4 柱翼缘 268
16.5.5 构造 269
16.5.6 弯矩转角关系 270
16.6 小结 272
参考文献 273
第17章 带悬臂梁段拼接的梁柱连接 275
17.1 分析试件设计 275
17.2 连接受力性能分析 277
17.3 各种参数的影响 285
17.3.1 拼接方式 285
17.3.2 设计方法 286
17.3.3 抗滑移系数（U和UR系列试件） 287
17.3.4 螺栓预拉力 289
17.3.5 螺栓级别（BG、BGR系列试件） 290
17.3.6 螺栓直径（BD、BDR系列试件） 291
17.3.7 翼缘拼接板厚度 293
17.3.8 腹板拼接板厚度 294
17.3.9 翼缘螺栓数量 294
17.3.10 腹板螺栓数量 294
17.3.11 翼缘螺栓间距 295
17.3.12 腹板螺栓间距 295
17.3.13 梁翼缘厚度 295
17.3.14 梁腹板厚度 297
17.3.15 梁截面高度 297
17.3.16 梁剪跨比 298
17.3.17 拼接位置 298
17.3.18 柱翼缘厚度 299
17.3.19 柱腹板厚度 299
17.3.20 柱轴力 300
17.4 试验研究 301
17.4.1 试件设计及试验方案 301
17.4.2 材性及连接抗滑移系数试验 304
17.4.3 梁柱连接试验结果及分析 307
17.4.4 试验结果与有限元模拟结果的对比 310
17.5 抗震设计建议 313
17.6 小结 314
参考文献 314
第18章 梁腹板双角钢与柱抗剪连接 316
18.1 分析参数设计 316
18.2 有限元模型 321
18.3 连接受力性能分析 323
18.4 各种参数的影响 329
18.4.1 连接抗滑移系数 330
18.4.2 螺栓预拉力 331
18.4.3 螺栓级别和直径 332
18.4.4 螺栓中心线到与梁连接角钢肢背距离 334
18.4.5 梁剪跨比 335
18.4.6 柱翼缘厚度 335
18.4.7 梁高度 337
18.4.8 螺栓数量 337
18.4.9 角钢厚度 338
18.4.10 角钢长度 339
18.4.11 连接方法 340
18.4.12 角钢材性 345
18.5 试验研究 346
18.5.1 试件设计及试验方案 346
18.5.2 试验结果与模拟结果的对比 347
18.5.3 试验结果及分析 348
18.6 小结 349
参考文献 350
第19章 梁与柱腹板连接 352
19.1 分析参数设计 352
19.1.1 有限元模拟试件设计 352
19.1.2 试件材料参数的选取 353
19.1.3 BASE试件 353
19.1.4 TCF系列试件 353
19.1.5 WCF系列试件 354
19.1.6 DB系列试件 354
19.1.7 TBF系列试件 354
19.1.8 NC系列试件 355
19.1.9 CPL系列试件 355
19.1.10 FSCP系列试件 355
19.1.11 PT系列试件 355
19.1.12 UF系列试件 356
19.1.13 STRM系列试件 356
19.1.14 STRW系列试件 356
19.1.15 LB系列试件 356
19.1.16 CPT系列试件 356
19.1.17 HCW系列试件 357
19.1.18 SBW系列试件 357
19.1.19 DC系列试件 357
19.1.20 RBS系列试件 358
19.2 连接受力性能分析 358
19.2.1 滞回性能 359
19.2.2 梁柱腹板连接节点的应力分析 360
19.3 各种参数对连接滞回性能的影响 371
19.3.1 柱翼缘（节点域）厚度 371
19.3.2 柱翼缘宽度 375
19.3.3 梁截面高度 375
19.3.4 梁翼缘厚度 376
19.3.5 柱轴力 377
19.3.6 连接板长度 377
19.3.7 柱加劲肋 378
19.3.8 高强度螺栓预拉力 378
19.3.9 连接抗滑移系数 378
19.3.10 钢材屈服强度 378
19.3.11 焊缝强度 379
19.3.12 梁剪跨比 379
19.3.13 连接板厚度 379
19.3.14 梁腹板开口形状 380
19.3.15 焊接衬板处理方法 380
19.3.16 节点双向弯曲 380
19.3.17 梁端削弱（骨式连接） 382
19.4 小结 383
参考文献 386
第20章 偏心支撑 387
20.1 偏心支撑钢框架滞回性能的有限元分析 387
20.1.1 有限元模型 387
20.1.2 壳单元交界处节点位移的协调 388
20.1.3 梁单元与曲壳单元的连接 390
20.1.4 程序框图 392
20.1.5 算例验证 393
20.2 单斜杆偏心支撑 394
20.2.1 分析参数设计 394
20.2.2 耗能梁段受力性能分析 399
20.2.3 各种参数对滞回性能的影响 401
20.3 K形偏心支撑 405
20.3.1 分析参数设计 406
20.3.2 耗能梁段受力性能分析 407
20.3.3 各种参数的影响 407
20.4 Y形偏心支撑 412
20.4.1 分析参数设计 412
20.4.2 耗能梁段受力性能分析 413
20.4.3 各种参数的影响 414
20.5 小结 419
20.5.1 本文结论 419
20.5.2 抗震对策和设计建议 420
参考文献 421
第21章 钢框架—内填钢筋混凝土剪力墙结构 422
21.1 SRCW结构体系的研究状况 422
21.1.1 试验研究 422
21.1.2 结构分析方法 424
21.1.3 数值模拟 425
21.1.4 SRCW结构体系研究有待解决的问题 425
21.2 半刚性连接钢框架—内填RC剪力墙结构滞回性能试验 426
21.2.1 试件原结构设计 426
21.2.2 试验试件设计 426
21.2.3 加载方案 429
21.2.4 试验结果分析 429
21.3 试件的塑性破坏机构分析 443
21.4 结构滞回性能有限元分析 448
21.4.1 材料的本构关系（平面应力问题） 448
21.4.2 有限元模型 456
21.5 结构滞回性能有限元模拟结果及分析 459
21.5.1 本文试件滞回性能模拟 459
21.5.2 不同设计参数对结构滞回性能的影响 466
21.5.3 有限元模拟分析结论 477
21.5.4 本文有限元模拟存在的不足和研究建议 477
21.6 小结 478
参考文献 478