半剛接鋼框架的有限元整體分析及其影響.pdf

1、在鋼框架的傳統(tǒng)分析和設計中，是將框架的梁柱連接假定成完全剛接或理想鉸接。雖然，上述對連接性能的理想化假設簡化了鋼框架的分析和設計過程，但采用理想的連接模型在很多情況下不能正確地預測結構的實際受力性能。為了合理正確地預測鋼框架的實際受力性能，現(xiàn)行的鋼結構設計規(guī)范(GB50017-2003)中雖提到了半剛性連接的概念，但是對在設計中如何應用并無具體的說明，同時也沒有關于平面鋼框架二階分析的相關規(guī)定。半剛性連接不但對結構的內力及位移產生影響，

2、而且對結構的穩(wěn)定、動力特性也產生影響。目前的研究僅對這些問題提出了一些建議，但在結構設計中如何合理的把半剛性連接對結構性能的影響考慮進去，這些建議不夠全面。圍繞這一問題，本文對半剛接鋼框架結構的性能進行了以下三方面的探討和研究。 首先，簡要地介紹了半剛性節(jié)點的研究現(xiàn)狀、各國規(guī)范梁柱連接的設計計算內容和方法、梁柱連接的類型和半剛性連接的特性、半剛性連接的M-θ r特征曲線的擬合方法，并探討了各國規(guī)范中外伸端板梁柱連接的設計計算內容

3、和方法。接著，對半剛接鋼框架的計算方法和設計進行了詳細介紹。 第二，在分析研究國內外現(xiàn)行框架結構非線性分析的理論計算方法及其桿件單元模式的基礎上，從結構的整體出發(fā)既綜合考慮連接的半剛性、材料非線性與幾何非線性等多種因素影響，給出了半剛接鋼框架分析時需用的三種單元類型：考慮幾何非線性和材料塑性但不考慮半剛性連接特性的平面框架單元一梁柱類型單元；考慮梁端節(jié)點柔性和材料塑性的平面框架單元一半剛性連接梁類型單元；考慮底層柱腳連接柔性、幾

4、何非線性和材料塑性的底層柱單元一半剛性柱腳梁柱類型單元。利用最小勢能原理，推導出了用于半剛性連接鋼框架二階分析的各種單元剛度矩陣，對半剛性連接鋼框架進行整體分析研究，而不是采用逐個桿件計算的方法，能較好地反映鋼框架體系的實際工作能力。 第三，采用有限單元法對一半剛接鋼框架進行分析，研究了端板連接的剛度變化對半剛性連接鋼框架內力、位移、穩(wěn)定和周期的影響，并將計算結果與相應的剛性連接鋼框架進行比較分析，得出一些結論并提出了相應的設計