豎向荷載作用下半剛性連接組合框架的實用設(shè)計方法.pdf

1、為了簡化鋼框架設(shè)計的分析常把梁柱連接假定為理想的剛接或鉸接，由于造價和施工的原因，大部分連接介于兩者之間，為半剛性連接。組合樓板和半剛性連接鋼節(jié)點組成一種新的連接形式—半剛性組合連接，節(jié)點的組合效應主要通過樓板內(nèi)連續(xù)貫穿的縱向受力鋼筋和足夠的抗剪連接件來實現(xiàn)。國內(nèi)外大量試驗和多次地震災害表明，半剛性組合連接具有良好的受力性能和抗震性能。在實際工程中，采用半剛性組合連接可以節(jié)約造價，加快施工速度。半剛性連接組合框架，作為一種新型的結(jié)構(gòu)，主

2、要應用于居民住宅和辦公大樓。　　隨著住宅產(chǎn)業(yè)化進程的發(fā)展和鋼結(jié)構(gòu)住宅體系的推廣，半剛性連接性能的研究迫在眉睫。國外已出現(xiàn)與半剛性連接節(jié)點設(shè)計有關(guān)的規(guī)范EC3和EC4，尚缺乏與之相匹配的框架整體設(shè)計方法，目前我國設(shè)計規(guī)范對于半剛性連接設(shè)計也沒有給出具體的方法。因此，半剛性連接組合框架的實用設(shè)計方法研究具有重要的理論和實踐意義。本文主要研究了豎向荷載作用下半剛性連接組合框架的實用設(shè)計方法，開展了以下幾方面獨具特色的研究：首先，通過有限元方

3、法、分層法和彎矩分配法分別進行了豎向荷載作用下半剛性連接組合框架的彈性分析。用有限元方法探討了考慮不同M-θr模型影響下半剛性連接組合框架的性能。在有限元分析中，考慮了組合節(jié)點的M-θr模型和組合梁等效剛度，引入反映連接剛度的端部約束系數(shù)，通過考慮半剛性連接的特性修正了剛接框架的結(jié)構(gòu)剛度矩陣和桿件固端力。通過修正剛接框架梁的固端彎矩、轉(zhuǎn)動剛度和傳遞系數(shù)，用分層法和彎矩分配法計算豎向荷載作用下半剛性連接組合框架的內(nèi)力。　　其次，提出了正

4、常使用極限狀態(tài)下半剛性連接無側(cè)移組合框架梁撓度的簡化計算方法，建議了一個合理的線性割線剛度Rks來替代非線性連接彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系的切線剛度?！　〗o出了半連續(xù)設(shè)計方法，提出了具體的塑性分析方法和彎矩重分布方法來分析豎向荷載下半剛性連接組合框架極限承載能力狀態(tài)的內(nèi)力。研究表明，在極限承載能力狀態(tài)，需要考慮節(jié)點的彎矩承載能力和延性；塑性分析方法不需要像彎矩重分布方法那樣進行結(jié)構(gòu)整體分析，分析的工作量極大降低，能給出了較為準確的分析結(jié)果。　　

5、再次，在國內(nèi)首次進行了豎向荷載作用下兩榀足尺半剛性連接組合框架的試驗，驗證了豎向荷載作用下半剛性連接組合框架在正常使用極限狀態(tài)和承載能力極限狀態(tài)的設(shè)計理論方法。　　試驗結(jié)果表明，平端板型組合連接具有較高的強度和剛度，其轉(zhuǎn)動能力也可滿足設(shè)計要求(一般要求組合節(jié)點轉(zhuǎn)動能力不小于30mrad)；由于受縱向鋼筋錨固性能和柱端約束強弱的影響，試驗中邊柱組合節(jié)點彎矩承載力約為中柱組合節(jié)點彎矩承載力的72％～75％，達到極限破壞時，邊柱組合節(jié)點的極

6、限轉(zhuǎn)動能力明顯比中柱組合節(jié)點大；目前國內(nèi)外規(guī)范都沒有考慮到鋼梁下翼緣屈服對撓度的影響；剛接或鉸接假定方法對組合框架分析具有不適用性，塑性分析方法是進行豎向荷載作用下半剛性連接組合框架承載能力極限狀態(tài)設(shè)計的有效方法；對于半剛性連接、部分強度的節(jié)點，框架分析要考慮節(jié)點的特性?！　∽詈?，建立了無側(cè)移框架和有側(cè)移框架的三柱子框架模型，考慮了梁端和柱遠端不同約束情況，推導了無側(cè)移和有側(cè)移半剛性連接框架計算長度系數(shù)的修正公式。研究了荷載水平大小和