箱形柱與工字梁連接節(jié)點(diǎn)翹曲位移傳遞的分析.pdf

1、薄壁構(gòu)件在扭轉(zhuǎn)荷載作用下截面會(huì)產(chǎn)生顯著的翹曲變形，在強(qiáng)度、穩(wěn)定和振動(dòng)等的計(jì)算中不能忽略截面翹曲變形的影響.單根構(gòu)件翹曲變形的計(jì)算，理論上已經(jīng)很成熟，但對(duì)于多根薄壁構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)，由于節(jié)點(diǎn)翹曲自由度傳遞關(guān)系并不明確，結(jié)構(gòu)中各個(gè)構(gòu)件翹曲變形的計(jì)算是迄今為止沒有得到很好解決的一個(gè)問題.現(xiàn)在比較簡單的一個(gè)處理方法，也是為一些當(dāng)今比較流行的大型有限元程序缺省采用的方法，是將節(jié)點(diǎn)處各構(gòu)件的剛度矩陣中翹曲自由度對(duì)應(yīng)的剛度矩陣元素直接相加，也即采用了匯

2、交于節(jié)點(diǎn)的各構(gòu)件的翹曲自由度相等這個(gè)假定，采用這樣一個(gè)處理方法可能導(dǎo)致不正確的結(jié)果。 對(duì)于空間框架中的梁柱剛性連接節(jié)點(diǎn)，柱子與兩個(gè)方向的梁連接，考慮柱與粱三個(gè)正交方向構(gòu)件的翹曲自由度各自獨(dú)立，一個(gè)節(jié)點(diǎn)需要3個(gè)翹曲自由度，加上傳統(tǒng)的6個(gè)自由度，則一個(gè)節(jié)點(diǎn)需要9個(gè)自由度。但是對(duì)于一些常用的節(jié)點(diǎn)形式，這三個(gè)翹曲自由度之間是存在一定的關(guān)系的. 箱形截面具有優(yōu)越的受力性能，繞兩主軸穩(wěn)定性和剛度相近，抗扭剛度大，承載能力高，而且箱形

3、截面用鋼量少，梁柱連接構(gòu)造比較簡單，因此在鋼結(jié)構(gòu)建筑中得到廣泛應(yīng)用，本文所研究的節(jié)點(diǎn)形式即為箱形柱與工字梁連接節(jié)點(diǎn).箱形截面屬于閉口截面，閉口截面與翹曲有關(guān)的截面性質(zhì)有自身鮮明的特點(diǎn)，比如自由扭轉(zhuǎn)剛度大，但翹曲剛度卻不大，甚至可以是零。當(dāng)箱形截面翹曲剛度為零時(shí)，截面上不再有任何翹曲產(chǎn)生，構(gòu)件的扭轉(zhuǎn)總是自由扭轉(zhuǎn)，于是這種情況下也不再需要翹曲自由度這第7個(gè)自由度。因此本文分兩種情況考慮箱形柱與工字梁連接節(jié)點(diǎn)翹曲位移的傳遞，第二章討論了箱形截

4、面翹曲剛度為零的情形，引入了柱端虛擬翹曲自由度的概念，得到了節(jié)點(diǎn)處兩個(gè)方向梁的翹曲自由度與這個(gè)虛擬翹曲自由度之間的關(guān)系，從柱子依靠自身的自由扭轉(zhuǎn)剛度為梁提供端部翹曲約束的角度出發(fā)，推導(dǎo)了梁端雙力矩的表達(dá)式；第三章討論了箱形截面翹曲剛度不為零的情形，得到了3個(gè)翹曲自由度之間的簡單關(guān)系，并通過分析節(jié)點(diǎn)對(duì)梁端的翹曲約束得到了梁端雙力矩與翹曲自由度之間的關(guān)系.第四章則討論了幾個(gè)由薄壁構(gòu)件組成的簡單框架的彈性彎扭屈曲分析，框架節(jié)點(diǎn)采用本文所述的翹