T型钢连接钢框架节点半刚性性能分析

T型钢连接钢框架节点半刚性性能分析
T型钢连接钢框架节点半刚性性能分析

半刚性连接的一些概念

半刚性连接的一些概念 由于钢结构的特殊性,在处理有些铰接节点时,如果单纯按照铰接,则整个体系可能会是几何可变体系,但是按照刚接处理,又由于节点复杂在一些具体工程中很难做到.在GB 50017中提出了半刚接的可行性,但是并没给出范例.下面讲一些关于半刚接的相关概念. 以往我们对于节点模型的定义有两种:铰接和刚接。不能承受和传递弯矩作用的为铰接,能够承受和传递弯矩作用的是刚接。实际上这是为了便于就算分析,是对节点的理想化,在工程实际不可能存在理想的铰接和刚接节点。后来又提出了弹簧支座的概念,弹簧支座是介于铰接和刚接之间的一种过渡节点模型,但是它也是建立在弯矩与转角位移成线性关系假定基础上的,与工程实际贴近了一大步。半刚性节点是最近几年刚刚提出来的一种新的概念,它也是介于刚接和铰接之间的一种节点模型,但不同于弹簧支座,它考虑了弯矩与转角位移之间的非线性关系,目前这种节点模型还正处于研究阶段,工程也已一定的应用。半刚性节点连接目前尚处于研究阶段,需要大量的试验数据和理论分析。一般来说当梁采用端板与柱翼缘通过高强螺栓连接时、或梁的上下翼缘与柱通过角钢或T型钢连接时都属于半刚性连接。 设计和计算半刚性连接需要知道节点的弯矩-转角关系曲线,即节点的转动刚度.欧洲规范EC4规定当节点的转动刚度小于梁的线刚度的0.5倍时,可视为铰接;当节点转动刚度大于梁的线刚度的25倍时,可视为刚接;两者之间为半刚接;我国也有相关的研究成果,不过比较复杂。半刚性节点具有以下优点: 1)因考虑了节点区域的相对变形,可缓解杆件内应力集中; 2)地震荷载作用下,节点部位能量耗散作用可以降低位移反应; 3)灾后结构加固设计较容易处理; 4)半刚性节点引入结构分析,推动对结构设计过程的重视; 5)设计能够更接近结构的真实情况。 看看下面这个代表性的半刚接节点图:

半刚性连接刚框架力学模型分析

半刚性连接刚框架力学模型分析 摘要:众所周知,节点的刚度影响着钢框架的结构性能。要准确的确定节点的刚度值需要对节点采用复杂的数值模拟方法(如有限元)。本文的主要目的是提出一个力学模型以分析节点刚度对框架性质的影响。力学模型是基于用三个弹簧和一个不产生变形的节点模拟来描述相关节点和单元之间的平动位移和转动位移。由此模型可以得到梁构件的刚度矩阵和受弯时的荷载向量。本文举例说明了这种方法的简洁性和实用性。 关键词:刚接;半刚接;连接;计算模型;框架;塑性铰 1.引言 传统的钢结构分析和设计过程中,框架连接通常简化铰接或者刚接的。理想的铰接意味着梁柱之间不传递弯矩,理想的刚接意味着连接该节点的构件之间不发生相互转动[1,2]。但是,这两种情况是实际通常所用的大多数部分传递弯矩的连接的极端形式。 为评估框架的实际性能,有必要考虑连接柔度对框架性能的影响。连接的柔度取决于紧固件的变形,连接的类型,它们的位置和连接构件的局部变形[7-9]。 连接细部构造涉及结构不同构件间的连接,因此,连接细部构造的任何改变都可能导致连接性质的明显变化[10-12]。 一些研究者如Kishi和Chen[9]收集了现有的实验结果并建立了钢结构连接的数据库,不但能提供给用户实验数据还能给出一些预测性的方程。但是并不所有的结构工程师都可以接触到这些实验结果,并且当框架分析中连接的细部构造与现有的实验有明显的不同时,通过数据库得到的连接性质并不能正确的反映实际的连接。 De Lima[13]等人利用神经网络的概念来确定梁柱连接节点刚度的初始刚度。但是这种方法使用范围有限,故作者并没有用实验数据对该方法的正确性加以验证。Lopez[14]等人分析单层网格时基于数值模拟和实验结果建立了一种模型,该模型考虑了节点的刚度。Del Savio等人也建立了半刚性连接节点的一种参数化的模型用来分析空腹梁。 梁柱连接实验结果[1,7,8,10_13,16]表明,在所有连接形式中,弯矩—转角关系都是呈非线性的并且随着连接刚度的变化而变化,两者的关系可用以下公式[17,18]表示: θ(1) =kMα 由于有大量的参数影响连接的性质,故准确的模拟连接的性质就变得困难起来。总的来讲,初始刚度和极限弯矩是确定节点性质的最重要的两个方面。[2,17,18] 2.力学模型 由于有大量的参数影响连接的性质,故准确的模拟连接的性质就变得困难起来。总的来讲,初始刚度和极限弯矩是确定节点性质的最重要的两个方面。[2,17,18] 选用的力学模型[17]是基于用三个弹簧和一个不产生变形的节点模拟来描述结构的相关节点和单元之间的平动位移和转动位移。 (a)半刚性节点(b)不变形节点(c)杆单元和不变形节点 图1. 力学模型.

钢框架结构梁柱刚性节点抗震设计

钢框架结构梁柱刚性节点抗震设计 摘要:本文主要探讨了钢框架结构梁柱刚性节点抗震设计。 关键词:钢框架结构;梁柱;刚性连接节点;抗震设计 1引言 在钢框架结构的设计过程中,梁柱刚性节点的设计是其中一项重要的设计内容,梁柱刚性节点设计工作是否合理和可行,对钢框架结构稳定性产生着重要的影响,因此要做好梁柱刚性节点的设计工作,为钢框架结构的稳定性提供保障。在社会生产力不断发展和进步的基础上,钢结构的使用范围和使用数量都呈现着逐渐上涨的趋势。为了给建筑工程的经济效益和社会效益提供保障,要将钢结构梁柱刚性节点的设计工作落实到位。 2钢结构梁柱节点的基本特性 2.1刚性连接点 为了使构件原本的力学特征得到保留,对于连接节点位置的完全连接性,要使其不发生任何变化,避免连接节点的完全连接形受到影响。使用这种构造,可以保证构件之间的夹角保持稳定的夹角度数,保证构件具有一定的承载能力,也为构建的连接强度提供保障。 2.2半刚性连接节点 对于半刚性连接节点而言,一般情况下,要使其承载能力不小于构件的承载能力,但是由于受到一些因素的影响,例如:半刚性节点的连接方法不恰当、细部构造设计不合理等等,导致半刚性连接节点的弹性刚度不理性,即其弹性刚度没有构件的弹性刚度好,因此在实际的情况中,一般不会使用半刚性连接节点的设计方式。 2.3铰接连接节点 对于铰接连接节点而言,从理论的角度考虑,铰接连接节点对于弯矩的情况,则完全不能够承担,所以在构件拼接连接的过程中,通常都不会使用铰接连接节点的设计方式。一般情况下,在构件端部连接的过程中会使用铰接连接,例如:柱脚之间的连接和梁之间的连接等等。 2.4螺栓连接计算

浅析半刚性连接对钢框架稳定性的影响

浅析半刚性连接对钢框架稳定性的影响 摘要:简要介绍几种典型半刚性连接方式,给出相应的弯矩—转角曲线,分析半刚性连接的受力和变形特性,总结半刚性连接对钢框架稳定性的影响因素。 关键词:半刚性连接、弯矩—转角、稳定、刚度 在现行钢结构的分析和设计中,为了简化计算,通常将钢框架梁柱节点简化为理想铰接或完全刚接。事实上,钢框架梁柱之间的连接既非完全刚性,也非理想铰接,在荷载作用下连接通常表现出一定的柔性,因此连接就本质而言应属于半刚性。考虑设计的简单和便捷,如果荷载作用下,连接的变形可以忽略时,则把连接简化为完全刚接,不会对框架的真实受力和变形带来较大的误差;同理,当连接的抗弯能力可以忽略,采用理想铰接模型则比较合理。但当连接的刚度处于完全刚接和理想铰接之间时,就应采用能够明确计入连接柔性影响的更为实际的分析方法[1]。连接的半刚性不仅改变钢框架梁-柱之间的弯矩分布,而且还会增加结构的水平位移,对结构的总体强度和稳定性造成较大的影响,因此对半刚性连接的特性需做深入的研究,以便在钢框架设计中按照实际的半刚性连接来考虑。 1 半刚性连接类型 见下图[2] (1)顶底角钢连接(2)双腹板顶底角钢连接(3)双/单腹板角钢连接 (4)短T型钢连接(5)外伸端板连接(6)平齐端板连接 矮端板连接 图一半刚性连接类型 2 半刚性连接的受力性能及特性 2.1 半刚性连接的受力性能 以单跨梁作为分析对象分析半刚性链接的受力性能。在均布荷载q的作用下,梁两端的连接分别是刚接、铰接和半刚性连接,梁的跨度为L。按照结构力学的方法,刚接时梁端弯矩为qL2/12,跨中弯矩为qL2/24,跨中最大挠度为

钢框架梁柱连接节点构造

钢框架梁柱连接节点构造,图文并茂 2015-11-27 09:41 专业分类:建筑结构浏览数:23759 1. 梁与柱的连接 梁与柱刚性连接的构造,形式有三种。 (1)梁翼缘、腹板与柱均为全熔透焊接,即全焊接节点; (2)梁翼缘与柱全熔透焊接,梁腹板与柱螺栓连接,即栓焊混合节点; (3)梁翼缘、腹板与柱均为螺栓连接,即全栓接节点; 上图为三种梁柱刚性连接节点 梁与柱刚性连接的构造

(1)工字形梁与工字形柱或箱形柱刚性连接的细部构造: 上图为梁与柱刚性连接细部构造 (2)工字形柱和箱形柱通过带悬臂梁段与框架梁连接时,构造措施有两种:a、悬臂梁与梁栓焊混合节点;b、悬臂梁与梁全栓接节点。 上图为柱带悬臂梁段与梁连接

半刚性框架节点性能.

半刚性框架节点性能 随着我国钢结构建筑产业的不断发展,多高层钢框架结构的应用越来越多。在钢框架的传统分析和设计中,是将框架的梁柱连接假定成完全刚接或理想铰接。虽然,上述对连接性能的理想化假设简化了钢框架的分析和设计过程,但 采用理想的连接模型在很多情况下不能正确地预测结构的实际受力性能。另外,现行规范(GB50017-2003)虽然提到了半刚性连接,但是并没有说明如何进行设计。半刚性连接不但对结构的内力及位移产生影响,而且对结构的稳定、动力特性也产生影响.目前的研究仅对这些问题提出了一些建议,但在结构设计中如何 合理地把半刚性连接对结构性能的影响考虑进去,这些建议不够全面。围绕这一问题,本文对一种典型的半刚性连接--带双腹板顶底角钢半刚性连接的性能进行了探讨和研究。本文简要地介绍了半刚性节点的研究现状、各国规范梁柱连接 的设计计算内容和方法、梁柱连接的类型和半刚性连接的特性,探讨了半刚性连接的M-θ特征曲线及其拟合方法,以及带双腹板顶底角钢半刚性连接初始刚度 以及弯矩承载力的计算公式。其后,本文利用ANSYS程序对带双腹板顶底角钢半刚性连接进行非线性有限元计算分析,并与试验结果分析比较,结果与试验结果 吻合较好.最后,本文对带双腹板顶底角钢半刚性连接提出了改善建议,并且对改善模型进行计算,得出一些结论并提出了相应的设计建议。 【相似文献】 [1]. 焦洪宇,段敏.Pro/E模型导入ANSYS问题的研究[J].辽宁工学院学报, 2004,(06) [2]. 关文勇.开设CAE/FEA/ANSYS应用课程的实践和探索[J].成都电子机械高 等专科学校学报, 2000,(03) [3]. 杨宝山,上官兴,徐海燕,李锦华.恒载作用下桥梁桩基础三维仿真分析[J].江西科技师范学院学报, 2005,(04) [4]. 江彦.将CAE进行到底[J].中国制造业信息化, 2004,(02) [5]. 王凤丽,宋继良,谭光宇,刘美娟.在ANSYS中建立复杂有限元模型[J].哈尔滨理工大学学报, 2003,(03) [6]. 李艳,张林春,张文君,王效杰.ANSYS在道路路面结构计算中的应用[J].城 市道桥与防洪, 2005,(02) [7]. 郭士雄,李国强.钢结构设计中对ANSYS的二次开发[J].四川建筑科学研究, 2005,(02) [8]. 关文勇.CAE/FEA/ANSYS在产品开发中的应用[J].成都电子机械高等专科 学校学报, 1999,(04) [9]. 邵将,李世国.Pro/E与ANSYS的连接方法和应用实例[J].机械设计, 2004,(09) [10]. 杨明.Ansys软件与其它CAD/CAE/CAM软件的接口问题[J].哈尔滨铁道科技, 2004,(03) 【关键词相关文档搜索】:结构工程; 半刚性连接; ANSYS; 带双腹板顶底 角钢半刚性连接; 有限单元法 【作者相关信息搜索】:西南交通大学;结构工程;黄慧萱;张上;

钢框架梁柱连接节点构造

钢框架梁柱连接节点构造,图文并茂 2015-11-27 09:41专业分类:建筑结构浏览数:23759 1、梁与柱得连接 1.1 梁与柱刚性连接得构造,形式有三种。 (1)梁翼缘、腹板与柱均为全熔透焊接,即全焊接节点; (2)梁翼缘与柱全熔透焊接,梁腹板与柱螺栓连接,即栓焊混合节点; (3)梁翼缘、腹板与柱均为螺栓连接,即全栓接节点; <img data—s="300,640"data—ratio="0.3426124197002141" data-w="467" width="auto” _width="auto"src="” st yle=”padding:5px 0px; border: 0px; max—width:600px; vertical—align:middle; font—family: 微软雅黑;font-weight: bold; line—height: 1。75em;width:auto !important; visibili ty:visible !important;”/〉 上图为三种梁柱刚性连接节点 1、2梁与柱刚性连接得构造 (1)工字形梁与工字形柱或箱形柱刚性连接得细部构造: <img data-s="300,640" data-ratio="0、39863325740318906” data—w=”439"width=”auto"_width=”auto” src=”” style=”padding:5px 0px;border: 0px; max-width: 600px; v

ertical-align: middle; width:auto !important; visibility: visible!important;"/〉 上图为梁与柱刚性连接细部构造 (2)工字形柱与箱形柱通过带悬臂梁段与框架梁连接时,构造措施有两种:a、悬臂梁与梁栓焊混合节点;b、悬臂梁与梁全栓接节点。 <img d ata-s="300,640”data-ratio=”0。35523" data-w=”451"width="au to" _width=”auto”src="” style="padding: 5px0px; border: 0px; max-width: 600px; vertical—align: middle; width: auto !important; visibility: visible!important;"/> 上图为柱带悬臂梁段与梁连接 梁与柱刚性连接时,按抗震设防得结构,柱在梁翼缘上下各500mm得节点范围内,柱翼缘与柱腹板间或箱形柱壁板间得组合焊缝,应采用全熔透坡口焊缝。 1。3 改进梁与柱刚性连接抗震性能得构造措施

半刚性连接研究

半刚性连接研究 【摘要】目前,关于半刚性节点的理论研究落后于工程实践,急待形成设计的理论体系,特别是需要建立弯矩和转角的本构方程用于工程设计。结合国内其他单位的研究成果,对传统刚接刚架计算弯矩值用乘以弯矩系数的方法进行修正,得到半刚接刚架弯矩值,可应用于工程设计。分析结果表明,随着刚度比增大,节点约束程度减弱,刚架横梁跨中弯矩增大,梁端弯矩减小,节点半刚性对刚架受力性能有明显影响,在刚架分析和设计中应加以考虑。本文综合的对半刚性节点的内力分析、半刚接框架柱的稳定分析方法以及半刚性连接框架的变形特点进行了研究。 【关键词】半刚性节点;内力分析;变形特点;稳定性 1.半刚性节点研究的意义 在工程应用上,半刚性节点对抗震设计是很有利的。在经济方面,层数不超过10-15层的框架中,依靠梁柱组成的刚架体系来提供对水平力的抵抗是经济的。不论竖向荷载作用下是否承受弯矩,连接做成半刚性足够。故对半刚性节点的研究有很高的经济价值。目前对半刚性节点的研究主要有对节点本身性能的研究和节点对结构的影响两类。 2.半刚性节点试验研究 2.1试验概况 首先做了试件的静力试验,来确定半刚性连接在静力荷载作用下的破坏形态、M-θ关系、初始刚度、极限承载能力等,以便为后续的周期荷载试验确定或修改构件尺寸、加载模式和数据采集方法等提供依据。其次采用不同尺寸的构件试验,在构件的梁端按梯次逐渐施加循环反复荷载,通过用荷载和位移控制来测量连接的转角、梁端位移,顶底角钢、腹板角钢、螺栓、梁翼缘、柱翼缘的微应变。 2.2结果分析 2.2.1破坏形式 在小幅值周期荷载作用下,试件基木上都能保持良好的弹性状态,卸载后基本上没有残余变形,随着荷载幅值的加大或周期数的增多,连接的弹性性质越来越不明显,卸载后基木上不能回到原来的位置,塑性变形增大。其破坏的模式主要有:螺栓滑移、转角过大以及顶底角钢扭转破坏。部分试件出现的螺栓滑移现象,则可以通过刚度变化印证。大部分试件都是由于梁的转角过大达到限值而破坏。顶、底角钢是半刚性连接最薄弱的部件,由此产生的“转动变形”则是半刚性连接是否能正常工作的控制因素。

钢结构节点

1.梁与柱的刚性连接 (1)梁与柱刚性连接的构造形式有三种,如图所示: (2)梁与柱的连接节点计算时,主要验算以下内容: ①梁与柱连接的承载力 ②柱腹板的局部抗压承载力和柱翼缘板的刚度 ③梁柱节点域的抗剪承载力 (3)梁与柱刚性连接的构造 ①框架梁与工字形截面柱和箱形截面柱刚性连接的构造: 框架梁与柱刚性连接 ②工字形截面柱和箱形截面柱通过带悬臂梁段与框架梁连接时,构造措施有两种: 柱带悬臂梁段与框架梁连接

梁与柱刚性连接时,按抗震设防的结构,柱在梁翼缘上下各500mm的节点范围内,柱翼缘与柱腹板间或箱形柱壁板间的组合焊缝,应采用全熔透坡口焊缝。 (4)改进梁与柱刚性连接抗震性能的构造措施 ①骨形连接 骨形连接是通过削弱梁来保护梁柱节点。 骨形连接 梁端翼缘加焊楔形盖板 梁端翼缘加焊楔形盖板 在不降低梁的强度和刚度的前提下,通过梁端翼缘加焊楔形盖板。 (5)工字形截面柱在弱轴与主梁刚性连接 当工字形截面柱在弱轴方向与主梁刚性连接时,应在主梁翼缘对应位置设置柱水平加劲肋,在梁高范围内设置柱的竖向连接板,其厚度应分别与梁翼缘和腹板厚度相同。柱水平加劲肋与柱翼缘和腹板均为全熔透坡口焊缝,竖向连接板与柱腹板连接为角焊缝。主梁与柱的现场连接如图所示。 2梁与柱的铰接连接

(1)梁与柱的铰接连接分为:仅梁腹板连接、仅梁翼缘连接: 仅梁腹板连接仅梁翼缘连接 柱上伸出加劲板与梁腹板相连梁与柱用双盖板 相连 (2)柱在弱轴与梁铰接连接分为:柱上伸出加劲板与梁腹板相连、梁与柱用双盖板相连 柱的拼接节点一般都是刚接节点,柱拼接接头应位于框架节点塑性区以外,一般宜在框架梁上方1.3m左右。考虑运输方便及吊装条件等因素,柱的安装单元一般采用三层一根,长度10~12m 左右。根据设计和施工的具体条件,柱的拼接可采取焊接或高强度螺栓连接。 按非抗震设计的轴心受压柱或压弯柱,当柱的弯矩较小且不产生拉力的情况下,柱的上下端应铣平顶紧,并与柱轴线垂直。柱的25%的轴力和弯矩可通过铣平端传递,此时柱的拼接节点可按75%的轴力和弯矩及全部剪力设计。抗震设计时,柱的拼接节点按与柱截面等强度原则设计。 非抗震设计时的焊缝连接,可采用部分熔透焊缝,坡口焊缝的有效深度不宜小于板厚度的 1/2。有抗震设防要求的焊缝连接,应采用全熔透坡口焊缝。

钢框架半刚性连接与分析论文

钢框架半刚性连接研究与分析 【摘要】在钢结构设计与分析中,都将框架的梁柱连接节点设计成理想的铰接和刚接。一般来说,连接对转动的约束达到理想刚接的80%时,就被视为刚接;但当梁柱轴线夹角的改变量在外力作用下达到理想铰接的90%时,即可被视为铰接。然而,在实际工程中,大部分节点都是处于刚接和铰接之间的,即我们所说的半刚性连接。半刚性连接,将理想刚接和铰接这两者的特点结合起来,在承受一定弯矩的同时,也产生一定的转角。所以,半刚性连接钢框架具有其自身的特点,不能简单地将其简化为理想刚接或铰接。 【关键词】钢框架半刚性连接研究性能 abstract: in the steel structure design and analysis of the frame beam-column connection will be joint design ideal of a hinged and just answer. generally speaking, the connection to the constraints of turning to achieve the ideal just answer 80%, will be seen as just answer; but when the beam axis angle of change under external force to achieve the ideal of hinged 90% when, can be regarded as hinged. however, in the actual engineering, most of the node is the just answer and between hinged, that what we call semi-rigid connection. semi-rigid connection, ideal to just answer and the characteristics of the two hinged combination, under certain bending moment, but also produce a certain corner. so,

半刚性连接的一些概念

半刚性连接的一些概念 (2007-07-10 20:51:28) 转载 分类:不懂装懂 从中华钢结构论坛中整理出来的相关东西. 由于钢结构的特殊性,在处理有些铰接节点时,如果单纯按照铰接,则整个体系可能会是几何可变体系,但是按照 刚接处理,又由于节点复杂在一些具体工程中很难做到.在GB 50017中提出了半刚接的可行性,但是并没给出范例.下面讲一些关于半刚接的相关概念. 以往我们对于节点模型的定义有两种:铰接和刚接。不能承受和传递弯矩作用的为铰接,能够承受和传递弯矩作用的是刚接。实际上这是为了便于就算分析,是对节点的理想化,在工程实际不可能存在理想的铰接和刚接节点。后来又提出了弹簧支座的概念,弹簧支座是介于铰接和刚接之间的一种过渡节点模型,但是它也是建立在弯矩与转角位移成线性关系假定基础上的,与工程实际贴近了一大步。半刚性节点是最近几年刚刚提出来的一种新的概念,它也是介于刚接和铰接之间的一种节点模型,但不同于弹簧支座,它考虑了弯矩与转角位移之间的非线性关系,目前这种节点模型还正处于研究阶段,工程也已一定的应用。半刚性节点连接目前尚处于研究阶段,需要大量的试验数据和理论分析。一般来说当梁采用端板与柱翼缘通过高强螺栓连接时、或梁的上下翼缘与柱通过角钢或T型钢连接时都属于半刚性连接。 设计和计算半刚性连接需要知道节点的弯矩-转角关系曲线,即节点的转动刚度.欧洲规范EC4规定当节点的转动刚度小于梁的线刚度的0.5倍时,可视为铰接;当节点转动刚度大于梁的线刚度的25倍时,可视为刚接;两者之间为半刚接;我国也有相关的研究成果,不过比较复杂。半刚性节点具有以下优点: 1)因考虑了节点区域的相对变形,可缓解杆件内应力集中; 2)地震荷载作用下,节点部位能量耗散作用可以降低位移反应; 3)灾后结构加固设计较容易处理; 4)半刚性节点引入结构分析,推动对结构设计过程的重视; 5)设计能够更接近结构的真实情况。 看看下面这个代表性的半刚接节点图:

钢结构常见的几种梁柱刚性连形式

钢结构常见的几种梁柱刚性连形式(1)梁与柱刚性连接的构造形式有三种,如图所示: (2)梁与柱的连接节点计算时,主要验算以下内容: ①梁与柱连接的承载力 ②柱腹板的局部抗压承载力和柱翼缘板的刚度 ③梁柱节点域的抗剪承载力 (3)梁与柱刚性连接的构造 ①框架梁与工字形截面柱和箱形截面柱刚性连接的构造:

框架梁与柱刚性连接 ②工字形截面柱和箱形截面柱通过带悬臂梁段与框架梁连接时,构造措施有两种: 柱带悬臂梁段与框架梁连接 梁与柱刚性连接时,按抗震设防的结构,柱在梁翼缘上下各500mm的节点范围内,柱翼缘与柱腹板间或箱形柱壁板间的组合焊缝,应采用全熔透坡口焊缝。 (4)改进梁与柱刚性连接抗震性能的构造措施 ①骨形连接

骨形连接是通过削弱梁来保护梁柱节点。 骨形连接 梁端翼缘加焊楔形盖板 在不降低梁的强度和刚度的前提下,通过梁端翼缘加焊楔形盖板。 (5)工字形截面柱在弱轴与主梁刚性连接

当工字形截面柱在弱轴方向与主梁刚性连接时,应在主梁翼缘对应位置设置柱水平加劲肋,在梁高范围内设置柱的竖向连接板,其厚度应分别与梁翼缘和腹板厚度相同。柱水平加劲肋与柱翼缘和腹板均为全熔透坡口焊缝,竖向连接板与柱腹板连接为角焊缝。主梁与柱的现场连接如图所示。 2梁与柱的铰接连接 (1)梁与柱的铰接连接分为:仅梁腹板连接、仅梁翼缘连接: 仅梁腹板连接仅梁翼缘连接

柱上伸出加劲板与梁腹板相连梁与柱用双盖板相连 (2)柱在弱轴与梁铰接连接分为:柱上伸出加劲板与梁腹板相连、梁与柱用双盖板相连 柱的拼接节点一般都是刚接节点,柱拼接接头应位于框架节点塑性区以外,一般宜在框架梁上方1.3m左右。考虑运输方便及吊装条件等因素,柱的安装单元一般采用三层一根,长度10~12m左右。根据设计和施工的具体条件,柱的拼接可采取焊接或高强度螺栓连接。 按非抗震设计的轴心受压柱或压弯柱,当柱的弯矩较小且不产生拉力的情况下,柱的上下端应铣平顶紧,并与柱轴线垂直。柱的25%的轴力和弯矩可通过铣平端传递,此时柱的拼接节点可按75%的轴力和弯矩及全部剪力设计。抗震设计时,柱的拼接节点按与柱截面等强度原则设计。 非抗震设计时的焊缝连接,可采用部分熔透焊缝,坡口焊缝的有效深度不宜小于板厚度的1/2。有抗震设防要求的焊缝连接,应采用全熔透坡口焊缝。

刚性连接与铰性连接

刚性连接与铰性连接 钢结构中,梁与柱的连接通常采用3种形式,柔性连接(也称铰接)、半刚性连接合刚性连接。在工程实践中,如何判别一个节点属于刚性、半刚性或铰接连接主要是看其转动刚度,刚性连接应不会产生明显的 连接夹角变形,即连接夹角变形对结构抗力的减低应不超过5% 半刚性连接则介于二者之间。 梁柱的半刚性连接可以采用在梁端焊上端板,用高强螺栓连接,或是用连于翼缘的上、下角钢和高强螺栓。其设计要求如下: (1)端板连接在端板连接节点中力的传递可将梁端弯矩简化为一对力偶,拉力经受受拉翼缘传递。受拉螺栓对受拉翼缘对称布置。压力可以通过端板或柱翼缘承压传递,压力区螺栓可少量设置,并和受拉螺栓一起传递剪力。 (2)上下角钢连接用上下角钢连接的节点中,受拉一侧的连接角钢在弯矩作用下,不仅竖肢变形,水平肢也变形。因此,角钢连接的刚度比端板者稍低。 连接性质的划分应由下列三项指标来表征:抗弯刚度,转动刚度,延性 (转动能力)。抗弯承载力是连接强度的主要项目,此外还有抗剪强度。刚性连接从理论上来说,承受弯矩和剪力的能力应该不低于梁的承载能力,亦即不低于梁的塑性铰弯矩和腹板全塑性剪力。地震区的框架应该要求更高,体现“强连接-弱构件”的原则。对于柔性连接则只要 求其抗剪能力。半刚性连接介于刚性和柔性连接之间,必须具有一定的抗弯能力。连接的转动刚度由弯矩-转角曲线的斜率来体现,它不是常量,转动刚度对框架变形和承载力都有影响。对变形的影响需要结合正常使用极限状态进行分析。为此,应考察连接的初始刚度或标准荷载作用下的割线刚度。刚性连接的刚度,理论上需要达到无限大,但实际上 只要达到一定的限值就可以看作是刚性连接,问题在于如何从数量上做出界定。 转动能力属于延性指标,塑性设计的框架要求塑性铰部位有一定转动能力,以便后续的内力重分布能够出现。 1.刚性连接这种构造假定梁柱连接有足够的刚性,梁柱间无相对转动, 连接能承受弯矩。铰支连接这种构造假定结构承受重力荷载时,主梁和柱之间只传递垂直剪力,不传递弯矩。这种连接可以不受约束的转动。 2.在钢结构框架的传统分析与设计中,为简化分析设计过程,梁柱连接被认作理

钢结构梁柱连接详图

5.方茴说:“那时候我们不说爱,爱是多么遥远、多么沉重的字眼啊。我们只说喜欢,就算喜欢也是偷偷摸摸的。” 6.方茴说:“我觉得之所以说相见不如怀念,是因为相见只能让人在现实面前无奈地哀悼伤痛,而怀念却可以把已经注定的谎言变成童话。” 7.在村头有一截巨大的雷击木,直径十几米,此时主干上唯一的柳条已经在朝霞中掩去了莹光,变得普普通通了。 8.这些孩子都很活泼与好动,即便吃饭时也都不太老实,不少人抱着陶碗从自家出来,凑到了一起。 9.石村周围草木丰茂,猛兽众多,可守着大山,村人的食物相对来说却算不上丰盛,只是一些粗麦饼、野果以及孩子们碗中少量的肉食。 1 .铰接连接 ( 1 )梁支承于柱顶时 图 6 - 45 所示为梁支承于柱顶的典型柱头构造。梁端焊接一端板(亦即梁的支承加劲肋),端板底部伸出梁的下翼缘不超过端板厚度的 2 倍。依靠端板底部刨平顶紧于柱的顶板而将梁的端部反力传给柱头。左右两梁端板间用普通螺栓相连并在其间设填板,以调整梁在加工制造中跨度方向的长度偏差。梁的下翼缘板与柱顶板间用普通螺栓相连以固定梁的位置。这种支承方式基本上使柱中心受压,可用于轴压柱的柱头构造设计。柱顶顶板用以承受由梁传下来的压力并均匀传递给整个柱截面,因而顶板必须具有一定的刚度,通常取厚度:t=20~30mrn ,不需计算。为了不使柱顶部腹板受力过分集中,在梁的端板下的柱腹板处可设置加劲肋。顶板与柱顶用角焊缝连接,并假定由此角焊缝传递全部荷载,焊脚尺寸通过计算确定。当柱腹板处设有加劲肋时,柱顶顶板焊缝的这种计算偏于保守,因这时大部分荷载将由加劲肋传递。加劲肋的连接需经计算。加劲肋顶部如刨平顶紧于柱顶板的底面,此时与顶板的焊缝按构造设置,否则其与顶板的连接角焊缝应按传力需要计算。加劲肋与柱腹板的竖向角焊缝连接要按同时传递剪力和弯矩计算,剪力为由加劲肋顶部传下之力,此力作用于每边加劲肋顶部的中点,对与柱腹板相连的竖向角焊缝有偏心而产生弯矩,参阅图 6-45 ( a )右图。 图 6-5 ( b )示一格构式柱的柱头构造,要注意的是:为了保证格构式柱两分肢受力均匀,不论是缀条柱或缀板柱,在柱顶处应设置端缀板,并在两分肢的腹板处设竖向隔板。 当梁传给柱身的压力较大时,也可采用如图 6 -45 (c)所示构造,梁端加劲肋对准柱的翼缘板,使梁的强大端部反力通过梁端加劲肋直接传给柱的翼缘,梁底可设或不设狭长垫板。但需注意,当两梁传给柱的荷载不对称时(如左跨梁有可变荷载,右跨无可变荷载),采用这种形式柱头的柱身除按轴心受压构件计算外,还应按压弯构件(偏心受压)进行验算。 ( 2 )梁支承于柱顶的两侧时 侧面连接时最常用的柱头构造如图 6-46 所示。梁端设端板,端板底面刨平顶紧支承于早已焊在柱身的托板上,托板一般采用厚钢板(厚 20-30mm )或大号角钢。要按所传压力验算端板的承压面积和托板与柱身的角焊缝连接,在后者的计算中,还应把反力适当加大(如加大 25 % 1.“噢,居然有土龙肉,给我一块!” 2.老人们都笑了,自巨石上起身。而那些身材健壮如虎的成年人则是一阵笑骂,数落着自己的孩子,拎着骨棒与阔剑也快步向自家中走去。

钢结构节点图

10.2.3 门式刚架横梁与立柱连接节点,可采用端板竖放、平放和斜放三种形式(图10.2.3a 、b 、c )。斜梁与刚架柱连接节点的受拉侧,宜采用端板外伸式,与斜梁端板连接的柱的翼缘部位应与端板等厚度;斜梁拼接时宜使端板与构件外边缘垂直(图10.2.3d ),应采用外伸式连接,并使翼缘内外螺栓群中心与翼缘中心重合或接近。 10.2.8 屋面梁与摇摆柱连接节点应设计成铰接节点,采用端板横放的顶接连接方式(图 10.2.8)。 10.2.9 10.2.11 4 );吊 10.2.12 (a)端板竖放 (b)端板平放 (c)端板斜放 (d)斜梁拼接 图10.2.3 刚架连接节点

1 圆钢支撑与刚架梁柱连接可用连接板连接(图10.2.14a );也可直接与梁柱腹板连接,但应设置垫块,宜采用角钢垫块或特制的楔形垫块(图10.2.14b 、c ),当圆钢直径大于25mm 或腹板厚度不大于5mm 时,应对支承孔周围进行加强。圆钢端部应设丝扣,待校正定位后宜采用花篮螺栓张紧。 2 型钢支撑与刚架梁柱连接宜用连接板连接(图10.2.14d );受力较大时,可设置双片柱间支撑,并双片柱间支撑间沿支撑的长度方向每隔一定距离设置连接板焊于柱间支撑。 10.2.15 系杆与刚架梁柱连接应设计成铰接节点,可采用普通螺栓连接(图10.2.15)。对于钢管系杆,钢管端部应设置封头板,对于双角钢系杆,应沿系杆长度方向每隔一定距离设置垫块以保证其协调工作。 10.2.16 隅撑与刚架构件腹板夹角不宜小于 45,宜采用单角钢制作。隅撑可连接在刚架构件受压侧附近的腹板上(图10.2.16a );也可连接在受压翼缘上(图10.2.16b );也可在靠受压侧设置连接板,隅撑连接在连接板上(图10.2.16c )。隅撑与刚架和檩条连接可采用普通螺栓,每端可设置一个螺栓。 螺栓连于刚架上,但重叠部分的檩条应采用螺栓相互连接。 2 当连接处采用连续搭接时,檩条的搭接长度2a (图10.2.17-2)及其连接螺栓的直径应 按连续檩条支座处承受的弯矩确定,且搭接长度不应小于檩条长度的10%。 ,为圆钢连接板 圆钢角钢垫块 圆钢楔形垫块连接板型钢图10.2.14 支撑与刚架梁柱连接节点 (a)圆钢用连接板连接 (b)圆钢用角钢垫块连接 (c)圆钢用楔形垫块连接 (d)型钢用连接板连接 图10.2.16 隅撑与刚架梁柱连接节点 (a)隅撑连于腹板 (b)隅撑连于翼缘 (c)隅撑连于连接板 屋架上弦 图10.2.15 系杆与刚架梁柱连接节点 (a) 钢管系杆 (b)单角钢系杆 (c)双角钢系杆

钢框架节点抗震设计浅谈讲解

钢框架节点抗震设计浅谈 张冰冰 西安建筑科技大学土木工程学院建筑与土木工程11级11班 摘要:钢结构抗震性能优越,但是传统栓焊的梁柱节点在实际地震中表现为严重的脆性破坏,如何对容易在地震过程中产生脆性破坏的节点进行改进一直是钢结构抗震设计的关键问题之一。本文针对钢结构传统栓焊节点脆性破坏的机理进行总结,重点讨论各种改进节点的优缺点,最后对节点抗震设计原则给出建议。关键词:钢结构;节点;破坏机理;设计原则;改进措施 1 引言 近年来,钢结构正慢慢成为高层或超高层建筑中主要的建筑类型。在多高层钢框架中比较常用的柱节点连接型式是梁翼缘与柱焊接、梁腹板与柱用高强螺栓连接的栓焊混合节点,如图1所示。工程界在20世纪90年代以前一直认为这种节点具有良好的塑性耗能能力和良好的抗震性能,然而,在1994年美国北岭地震和1995年日本阪神地震中许多节点出现了严重的脆性破坏。这两次震害对节点的破坏使得人们开始去重新审识钢框架结构的抗震性能,并开始重视研究钢框架结构中梁柱栓焊连接节点的抗震设计。 图1普通栓焊接节点图2 梁腹板补焊 2 普通梁柱节点破坏机理 1994年美国北岭地震和1995年日本阪神地震中钢结构梁柱普通栓焊节点出现严重的脆性破坏,震后调查研究发现,梁下翼缘裂缝占 80%~95%;上翼缘裂缝占 15%~20%;裂缝起源于焊缝的占 90%~99%,而且主要起源于下翼缘焊缝中部;起源于母材的只占 1%~10%;不少裂缝向柱子扩展,严重的将柱裂穿;有的向梁扩展;有的沿连接螺栓线扩展。其中较多的破坏表现为梁下翼缘焊缝与柱翼缘完全脱开,另外一些破坏为始于梁下翼缘垫板与柱交界处的裂缝扩展到柱翼缘中。 总结各方的研究成果现总结出造成梁柱节点发生严重脆性破坏的原因如下: 1、在地震力的作用下,梁柱的节点处应力值较大且状态复杂,焊接部位的钢材往往处于三向应力状态,从而使节点焊缝截面成为框架的薄弱环节。 2、焊缝金属的冲击韧性低,焊缝存在的缺陷, 如裂缝、欠焊、熔化不足或不良、加渣及气孔,特别是下翼缘梁端现场焊缝中部,因腹板妨碍焊接和检查、梁端腹板下翼缘处工艺孔偏小,致使下翼缘焊缝在施焊时实际上中断出现不连续,最后导致导致焊缝处应力集中。作者简介:张冰冰,学号:1101841143,研究方向:混凝土,导师:周铁钢

钢结构H型钢梁柱连接节点分析及施工质量控制

钢结构H型钢梁柱连接节点分析及施工质量控制 【摘要】分析了钢结构H型钢梁柱刚性连接节点分析的受力特性,针对钢结构施工中材料检验、焊接和高强螺栓连接等重要工序的施工质量提出了控制措施和检验标准。 【关键词】:钢结构连接节点高强螺栓焊接施工质量 一、引言 钢结构具有强度高、韧性好、抗震性能优良的优点,在工业和民用建筑上广泛应用。近来年,随着钢结构工程量的增加,施工中存在有许多不规范操作,如:各构件连接结构不按图施工;焊接工艺执行不规范,角焊缝长度及腰高不符合设计和规范要求,对接焊缝无损检测比例低;以及高强螺栓摩擦面处理达不到设计要求的抗滑移系数,螺栓紧固扭矩不符合设计和规范要求等等。这些施工质量缺陷会形成钢结构连接节点的薄弱环节影响其安全和使用寿命。 二、H型钢梁柱连接节点 钢结构梁柱节点连接形式设计原则是传力可靠、结构受力简单明确,满足强度和抗震性能要求,并兼顾施工方便。从受力特性而言,节点连接分为柔性连接(铰接)、半刚性连接、刚性连接等三种形式,其中,刚性连接具有具有较高的强度和刚度,在工业装置承重框架及民用建筑高层框架中最为常见,刚性连接根据受力特性又分为全焊接连接和栓焊连接、高强螺栓连接三种形式,如图1当柱为H型钢或工字钢时,梁与柱的刚性连接又分为柱墙轴方向连接和柱弱轴方向连接,强轴和弱轴连接都需在梁翼缘的对应位置设置水平加强肋。 全焊接连接(图1-a):梁翼缘与柱采用坡口全焊透焊接,梁腹板与柱采用双面角焊缝。为保证焊透,施焊时梁翼缘下面需设置小衬板,衬板反面与柱翼缘相接处宜用角焊缝补焊。为施焊方便梁腹板还要切去两角。节点结构强度和刚度最高,无滑移,传力最充分,避免了螺栓钻孔对梁截面的削弱,在同等强度下最经济。但焊接结构存在较大的焊接残余应力和变形,长期抗疲劳性较差。 焊接连接图(1-b):梁翼缘与柱采用坡口全焊透焊接,梁腹板与柱上焊接的连接板采用高强螺栓连接,梁翼缘的连接传递全部弯矩,腹板的连接只传递剪力。施工时一般采用先栓后焊,并在设计时考虑焊接热影响导致的高强螺栓顶拉力的损失。节点结构能同时承受拉力和剪力,在设计和施工上具有焊接和高强螺栓的优点,因此,在民用高层建筑框架上应用最多。

角钢连接半刚性梁柱节点的受力性能分析

第19卷第4期 2003年12月长 沙 交 通 学 院 学 报JOURNAL OF CHAN GSHA COMMUNICATIONS UNIV ERSITY Vol.19No.4Dec.2003 文章编号:1000-9779(2003)04-0037-04 角钢连接半刚性梁柱节点的受力性能分析 杨伟军,田俊杰 (长沙理工大学,湖南长沙 410076) 摘 要:介绍了半刚性梁柱节点连接的受力性能,然后主要分析了半刚性梁柱节点连接的杠 杆力分布及大小,按塑性理论推导了计算公式。同时分析了杠杆力对节点受力性能的影响。 关键词:梁柱节点;半刚性;杠杆力;有限元 中图分类号:TU973 文献标识码:A Ξ 随着我国经济实力的提高及国家对发展钢结构的有利政策,高层钢结构建筑和多层轻型钢结构建筑在我国日益增多。梁、柱节点作为钢框架中的关键连接部分,起着传递构件之间的弯矩和剪力的作用,其连接性能直接影响着整个框架在荷载作用下的整体性能,也是钢框架设计中要注意的关键部位。实际的钢框架梁、柱连接应分为三类:刚性连接(具有较高的强度和刚度);铰接连接(具有很大的柔性);半刚性连接(刚度和强度介于铰接和刚接之间)。 图1 带腹板角钢的顶底角钢连接半刚性连接中带腹板角钢的顶底角钢连接(图1)具有较 高刚度,能够较好的传递梁、柱间的弯矩和剪力,并且由于施 工简易,施工效率高,是目前住宅钢结构建设中常用的一种节 点形式。由于这种连接的连接件为角钢和高强螺栓,设计时 应充分考虑杠杆力的影响以保证连接节点的受力性能。 关于杠杆力,由于其数值大小很难量化,加之作用位置难 以确定,因此在现有的带腹板角钢的顶底角钢连接性能的研 究中,大都忽略了它的存在;在设计中通常是简化受力计算或降低螺栓的承载力来考虑杠杆力的影响。我国的钢结构设计 规范(G BJ 17-88)采用的方法是降低螺栓的抗拉强度来考虑杠杆力的影响,美国的AISC 规范和欧洲规范则要求计算杠杆力,并把它作为螺栓的外力,不过在计算时简化了受力。本文首先采用有限元分析了几种情况杠杆力的作用位置和大小,然后通过理论分析给出了带腹板角钢的顶底角钢连接中杠杆力的计算公式及设计方法。 1 杠杆力分布情况的分析 本文采用有限元软件ANSYS ,对带腹板角钢的顶底角钢连接的节点进行了非线性有限元分析,分析时为了使角钢达到极限状态,在模型设计时采用角钢的强度相对梁、柱变形较大。 为了能够确定带腹板角钢的顶底角钢连接中杠杆力分布的位置和力的大小,在建立模型进行分析时采用了三种不同厚度的角钢建模。每种模型都考虑了材料的塑性(理想的弹塑性模型),采用塑性等向硬化模型。角钢与梁柱接触部位采用接触单元,接触面采用按规范[1]喷砂处理时的摩擦系数0.45;为了得到角钢的受力特征,网格化角钢时每1cm 划分为1个单元。在分析过程中由于考虑了几何非线性、材料非线性,采用了逐级缓慢加载进行叠代求解,分析时梁、柱采用板单元,螺栓采用实体单元,螺栓中加预应力。 Ξ收稿日期:2003-09-10 作者简介:杨伟军(1962— ),男,博士(后),长沙理工大学教授.

节点半刚性对装配式框架的内力影响分析

第20卷第3期 2 012年6月安徽建筑工业学院学报( 自然科学版)Journal of Anhui Institute of Architecture &Industry Vol.20No.3  Jun.2012  收稿日期:2012-03- 01作者简介:刘 颖(1980-) ,女,硕士,讲师,主要研究方向为高边坡深基坑。节点半刚性对装配式框架的内力影响分析 刘 颖1, 屈克达 2 (1.无锡南洋职业技术学院建筑工程系,无锡 214081;2.合肥工业大学土木与水利学院,合肥 230009 )摘 要:通过螺旋弹簧模拟节点连接的半刚性,推导了在节点转动刚度K不同时的单元刚度矩阵,并建立了装配式框架在竖向荷载作用下内力计算方法。研究表明:在节点半刚性的影响下,梁端弯矩有所降低,而跨中弯矩增加;当梁的线刚度与节点相对刚度之比ψ<0.033时,可按刚接计算框架内力;当ψ>4.02时,可按梁柱铰接来计算;当0.033≤ψ≤4.02时,则需考虑节点半刚性对框架内力的影响。关键词:半刚性节点;装配式框架;梁端弯矩;转动刚度 中图分类号:TU375.4 文献标识码:A 文章编号:1006-4540(2012)03-015- 04Internal force analysis of p recast frame under the influence of node semi-rigidLIU Ying1,  QU Ke-da2(1.Department of Architectural Engineering,Wuxi Nanyang  Vocational College,Wuxi 214081;2.School of Civil Engineering,Hefei University  of Technology,Hefei 230009,China)Abstract:Through using  spiral springs to simulate the semi-rigid of nodes connection,this paper developed thebeam element stiffness matrix due to different rotation stiffness of the joints at beam end,and established theinternal force analysis model of the p recast frame under a vertical load,The results show that:under the in-fluence of semi-rigid connection,the girder bending moment of the frame will decrease,while the mid-spanbending moment increases;when the ratio of line stiffness of the beam and the relative node stiffness:ψ< 0.033,the internal forces of frameworks can be calculated through rigid connection;whenψ>4.02,the in-ternal forces of frameworks can be calculated through hinged joint;when 0.033≤ψ≤4.02,the influence ofnode semi-rig id on internal forces of frameworks should be taken into account.Key words:Semi-rigid joint;Precast frame;Girder bending moment;rotary stiffness 预制装配式框架是指框架梁、 柱均在工厂预制,养护完成后运至施工现场吊装,通过一定的拼装手段使之形成的整体受力体系。根据装配手段的不同,装配式框架可以分为传统装配式结构和预压装配式混凝土结构。传统装配式框架由于节点连接可靠性差而受到使用限制,预压装配式结 构[ 1] 是通过预应力筋的张拉预压把梁柱结合在一起,从而形成的整体受力体系,实验研究表明,预压装配式框架梁端具有良好的塑性转动能力,截面延性系数达到4时,承载力并无明显降低。因此对于装配式框架应考虑节点半刚性对其内力的影响。 1 半刚性节点梁单元的刚度矩阵 1.1 转动刚度(K) 的确定节点转动刚度K即为梁柱节点发生相对单位转角时所需要的弯矩。公式可表达为:

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