钢框架半刚性连接与分析论文

合集下载

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

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qL4/384EI;铰接时梁两端弯矩为0,跨中弯矩为qL2/8,跨中最大挠度为5qL4/384EI;半刚性连接时,梁两端弯矩为0<M端<qL2/12,跨中弯矩为qL2/24<M中<qL2/8,最大挠度为qL4/384EI<fmax<5qL4/384EI;也就是梁端弯矩、跨中弯矩及最大挠度的大小取决于半刚性连接的刚度。

半刚性连接钢框架稳定性分析

半刚性连接钢框架稳定性分析

半刚性连接钢框架稳定性分析【摘要】伴随越来越多的高层建筑开始兴建,半刚性钢框架结构被广泛应用,针对该结构的分析研究也取得了一定的成果,实践研究证明半刚性连接的钢结构抗震性能相对较好,非常适合在工程建设中推广。

本文首先对半刚性连接做综合阐述,接着分析半刚性连接钢框架结构的内力,最后论证分析半刚性连接钢框架结构的稳定性,力争从合理设计角度与结构应用状态相融合方面提出一些策略建议,以期为相关领域的研究提供有价值的参考。

【关键词】半刚性连接;钢框架;稳定性引言随着建筑事业的不断发展,钢结构框架被广泛应用,钢框架结构强度较高,韧性很好,且重量也轻,其中连接梁、柱节点的连接主要类型为铰接、刚接,一般来看,连接转动接近理想刚接80%即视为刚接,当梁柱轴线夹角受力接近理想铰接90%即视为铰接,当然在实际操作中,绝大部分的连接节点基本在刚接与铰接之间,这就是我们研究的半刚性连接。

半刚性连接集合了理想刚接与理想铰接的特点,半刚性连接钢框架结构的稳定性会更高一些。

1994年美国加州出现大地震,次年日本阪神出现大地震,当时数千栋大楼倒塌,经过调查发现,采用焊接节点的建筑受损程度很重,梁柱螺栓连接的半刚性框架结构的建筑受损较轻,可见半刚性连接的钢框架结构动力荷载性能是强大的。

一、半刚性连接概述上个世纪30年代,建筑领域对半刚性连接钢框架进行的研究探索,40年后,随着高强螺栓的普及应用,半刚性连接被广泛接受。

目前西方一些发达国家允许设计单位考虑连接特性,即对刚接、铰接、半刚性连接做以选择,我国对梁柱节点的连接研究相对较晚,近年来对于半刚性连接认可度较高,使用程度也逐渐加深。

理想刚接与理想铰接二者之间的半刚性连接是目前钢框架结构应用的主要连接方式,半刚性的连接综合了刚接与铰接的特点,受外力作用表现韧性更好,有效承受一定的弯矩,相应出现转角,半刚性连接钢框架结构不能被简单理解为理想刚接或理想铰接,它是通过高强螺栓将梁与柱连接在一起,目前建筑中常见的连接类型主要有顶底角钢连接、外伸端板连接、短T型钢连接、双腹板角钢连接等。

钢框架梁柱弱轴半刚性连接性能研究

钢框架梁柱弱轴半刚性连接性能研究

钢框架梁柱弱轴半刚性连接性能研究钢框架梁柱弱轴半刚性连接性能研究摘要:随着建筑结构的不断发展,钢结构在建筑领域中扮演着越来越重要的角色。

在钢结构中,连接是起到关键作用的构件之一,而连接的性能直接影响到整个结构的安全稳定性。

本文旨在对钢框架梁柱弱轴半刚性连接的性能进行研究,通过探讨连接构件的设计、材料选择和施工质量等方面,提高连接的性能。

1. 引言钢结构连接是将独立的构件以一定方式连接在一起,形成一个稳定的整体结构。

而在大多数钢结构中,连接处是最脆弱的部分,容易出现断裂和屈服等破坏。

因此,钢结构连接的性能研究至关重要。

2. 弱轴半刚性连接概述弱轴半刚性连接是一种常用的连接方式,在大跨度钢框架结构中得到广泛应用。

该连接方式的特点是在弯矩作用下,连接构件表现出较高的刚度,而在剪力作用下,连接构件则表现出较低的刚度。

3. 连接构件的设计连接构件的设计是保证连接性能的关键。

首先,选择适当的连接形式,如焊接、螺栓连接等。

其次,连接构件的截面尺寸和材料强度要能满足设计要求,并通过合理的弯曲刚度和扭转刚度来提高连接的变形能力。

4. 材料选择连接构件的材料选择直接影响连接的性能和稳定性。

材料的强度、韧性和抗疲劳性是衡量连接材料性能的重要指标。

同时,应考虑材料的可焊接性和耐蚀性等指标,在选择时综合考虑。

5. 施工质量控制连接在施工过程中需要严格控制施工质量,以确保连接的性能。

焊缝的质量是连接性能关键因素之一,应符合相关焊接规范和标准要求。

螺栓连接中,应严格控制螺栓的拧紧力矩,以确保连接构件间的紧固程度。

6. 弱轴半刚性连接的性能研究方法弱轴半刚性连接的性能研究可以通过理论计算和试验验证相结合的方式进行。

理论计算可以根据连接的力学模型,预测连接的耗能能力和变形能力。

试验验证可以通过更真实地模拟实际工况,验证连接的性能。

7. 结论钢框架梁柱弱轴半刚性连接作为一种常用的连接方式,对结构的安全性和稳定性至关重要。

本文通过对连接构件的设计、材料选择和施工质量控制等方面的研究,旨在提高连接的性能和稳定性。

半刚性连接研究

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。

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

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。

半刚性连接钢框架结构体系优化设计论文

半刚性连接钢框架结构体系优化设计论文

半刚性连接钢框架结构体系优化设计论文半刚性连接钢框架结构体系优化设计研究【摘要】在钢框架设计中,梁柱节点的连接通常需要设计人员在进行具体设计前凭借自己以往的设计经验进行设定,这样设计的弊端在于连接形式的差异对框架结构造成的影响也存在差异性,由此导致框架的整体性能分析就存在不足。

为促进框架结构体系优化设计在实际的工程应用能够发挥其价值,因此在考虑框架整体体系的基础上,对半刚性连接钢框架结构体系优化设计方法的设计思路进行了深入分析,并对主动半刚性连接设计方法的作用进行了细致的探讨和阐述,希望能给同行提供一些参考。

在进行钢框架设计的过程中,通常会假设梁柱连接为完全的钢接或铰接。

但是在钢框架的实际施工中,往往发现钢实际的框架连接效果仅能在两个连接状态之间,在实践中梁柱节点既能够传递弯矩,在梁柱间又会出现一个相对的转角,达不到完全的刚性连接和铰接连接标准,因此将这种实际的刚连接状态称为半刚性连接。

在以往进行钢结构框架设计过程中,钢框架的初始结构体系会被预先进行固定,这样的设计模式没有对半刚性连接的差异对其所造成的框架结构力学性能影响的差异进行考虑,如果固定了框架结构体系的基础上再进行结构设计的工作,那么就难以结构的性能进行整体性的把握,最终的设计结构会存在一定的缺陷。

如今进行工程结构优化的发展已经逐渐成熟,传统的设计模式会因为实际应用中的缺陷被替代,本文结合实际,提出了有效的框架结构设计方法,能对结构优化设计起到的进步有推动作用。

二、主动半刚性连接设计1、主动半刚性连接设计的概念在进行钢结构连接设计时,常将框架的梁柱节点的连接假定成较为理想化的铰接和刚接,标准是当转动的约束只要达到理想化完全刚接的80%,那么可以将之视为刚接;而如果梁柱轴线夹角的变动幅度可以达到理想化完全铰接的90%,那么可以将之视为铰接。

因此,相对而言钢框架的半刚性连接设计就有其自身的特点,但在以往进行钢框架结构设计时,往往没有考虑到:如果钢结构的连接形式存在差异,那么半刚性本构模型就会相应的表现出差异特征,并且对框架结构造成的影响也存在差别。

中美对半刚性钢框架连接的对比研究

中美对半刚性钢框架连接的对比研究

中美对半刚性钢框架连接的对比研究摘要院钢结构连接分为三类:刚性连接、铰接连接、半刚性连接。

其中半刚性连接可以缩短建设工期,降低管理成本,产生良好的经济效益,故对半刚性连接的研究意义重大。

作为国际上一种通用规范,涉外工程中通常有应用美国钢结构设计规范的要求。

文章针对半刚性钢框架连接中的外伸端板钢框架连接的设计方法,将两国规范进行比较,得出一些有益于工程的结论,为我国修订钢结构设计规范提供参考。

Abstract: The connections can be divided into three categories: rigid connections, hinge connections and semi-rigid connections. Thesemi-rigid connections can shorten the construction period, reduce management costs, and produce good economic benefits. So it is significantto research the semi-rigid connections. As a common international code, American steel structure design code is usually required to be used ininternational projects tenders. In this thesis, extend end plate connections in the semi-rigid steel frame connections are researched to obtainsome conclusions beneficial to projects, which can provide references for the revision of the steel structures design code.关键词院中美规范;钢结构;连接;半刚性;对比研究Key words: Chinese and American codes;steel structures;connections;semi-rigid;comparative study中图分类号院TU391 文献标识码院A 文章编号院1006-4311(2014)21-0145-021 铰接尧刚接和半刚性连接的受力性能梁柱连接对钢框架结构整个的受力与安全具有非常大的影响。

半刚性连接研究

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。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

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,semi-rigid connection steel frame has the characteristics of its own, and can’t simply call just ideal or hinged.key words: steel frame semi-rigid connection research performance中图分类号:tu323.5 文献标识码:a 文章编号:引言在钢框架设计中,一般假定梁柱连接是完全刚性或完全铰接。

然而无论是在钢框架的施工,还是试验中,各国的学者们都越来越发现实际的钢框架连接方式往往介于两者之间,既不是完全刚性连接,又不是完全铰接连接,呈半刚性连接方式。

即实际的梁柱节点既可以传递一定的弯矩,又会在梁柱之间产生一个相对转角。

所以,在钢框架设计中,把梁柱连接假定为完全刚性连接或完全铰接是不科学的,也是不符合实际的。

因此很有必要对半刚性连接的特性作深入的研究,从而在将来的钢框架设计中按照实际的半刚性连接来考虑。

1、半刚性连接类型半刚性连接主要通过摩擦型高强螺栓和连接件(角钢、短t型钢和端板)把梁、柱连接起来。

常见的半刚性连接类型有:外伸端板连接,短t型钢连接,顶底角钢、双腹板角钢连接和顶底角钢连接,如图1所示。

外伸端板连接因传力路线明确,计算简单而得到广泛应用。

短t型钢连接因刚度较大,在多高层钢框架中也已开始使用。

顶底角钢、双腹板角钢因破坏形式比较复杂,且影响承载力的因素较多,因此工程中暂时还没有应用,但有些国家通过一些辅助焊接处理,可以达到使用的目的。

顶底角钢连接因其承载力离散程度较大目前还仅限于试验研究阶段。

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一个单梁来说明半刚性连接的受力性能。

在均布荷载q作用下,假定单梁两端的连接分别为刚性连接、铰接和半刚性连接,梁的跨度为l。

则按照结构力学的计算方法,对于刚性连接的梁,梁端弯矩为ql2/12,跨中弯矩为ql2/24;铰接的梁,梁端弯矩为0,跨中弯矩为ql2/8;而对于半刚性连接的梁来说,梁端弯矩和跨中弯矩的大小完全取决于半刚性连接的刚度,若刚度趋近于+∞,则半刚性连接可认为是刚性连接;若刚度趋近于0,则半刚性连接可认为是铰接。

因此,半刚性连接梁的梁端弯矩在(0,ql2/12)区间,连接刚度越大,梁端弯矩越大。

2.2半刚性连接的特性对于梁柱连接来说,其主要作用是在构件之间传递轴力、剪力、弯矩和扭矩。

在平面问题的研究中,可以忽略扭转的影响,同时,对于大多数半刚性连接,轴向变形、剪切变形与转动变形相比都很小。

因此,从使用的在半刚性连接中,连接的非线性特性取决于很多构造因素,主要包括:1)连接组合材料本身不连续。

连接是由螺栓及型钢,如角钢、短t型钢等组合配置而成。

这种形式使得不同加载阶段,各组合件之间互相会产生滑移和错动。

2)连接组合中一些组合件产生局部屈服。

这是引起连接非线性特性的主要因素。

3)连接组合中的螺栓孔、螺栓、连接件(角钢、端板)以及构件之间的承压接触引起应力和应变集中。

4)连接附近处,梁和柱的翼缘和/或腹板的局部屈曲。

5)在外部荷载影响下整体的几何变化。

连接的非线性决定了连接在不同加载过程中连接刚度是非线性变化的,从而给连接的分析和计算增加了很大的难度。

在计算连接的抗弯承载力时,连接刚度有两种选用方法。

一种是选用初始刚度rki,由于初始刚度rki一般大于切线刚度rkt,计算出的抗弯承载力偏于不安全;另一种是用切线刚度rkt,由于连接的非线性,每一点处的切线刚度都不相同,计算时必须使用迭代的方法,比较繁琐,国外有关文献中介绍可以取rkt=0.01rad 处对应的切线刚度r0.01这个定值近似计算,可避免迭代,计算结果也满足精度要求。

3、半刚性连接节点对钢框架结构响应的影响半刚性连接钢框架结构在动力荷载作用下,表现出和刚性连接钢框架完全不同的性能。

开展半刚性连接钢框架结构的动力性能研究和分析对半刚性连接钢框架结构在地震区的推广使用具有十分重要的意义。

在与半刚性连接有关的文献中,研究结果均比较一致地认为:半刚性连接节点会改变框架的内力响应,它会增大梁的跨中弯矩、柱脚弯矩,减小柱顶弯矩、梁端弯矩和建立,同时还会改变结构的基本自振周期,从而影响结构在地震作用下的动力反应。

对于半刚性连接钢框架在动力荷载作用下的结构位移反应,k.s.sivakumaran在其研究中研究了静、动力作用下节点半刚性对层间位移、结构整体刚度和强度、结构整体变形情况的影响,指出结构在动力荷载作用下的位移反应比静力大。

通过对半刚性连接钢框架进行振动台试验,指出半刚性连接钢框架在地震作用下的水平位移和受损伤程度未必比刚性连接框架严重。

通过半刚性和刚性框架在地震运动中反应的对比发现:半刚性钢框架与刚接框架相比,侧向位移和剪力都相对减少。

另外,粘弹性阻尼(连接处)对框架的位移有显著影响,特别是连接较弱的类型。

在国内,很多学者提到半刚性连接可以减少水平地震作用效应,但同时也增加了结构的侧向位移。

半刚性连接钢框架动、静力性能并不同,结构框架的顶层位移并不一定随节点刚度的减小而增大,合理的设计甚至可以使半刚性连接钢框架的侧移小于刚性框架的侧移。

节点刚度对结构在地震作用下的动力响应影响很大,多层钢框架所受底部剪力随节点刚度的减小而减小,但顶部位移的影响不能确定。

相对于刚性钢框架,半刚性连接节点刚度较低,从而导致其结构水平侧移增大。

从上述国内的研究现状可以发现:半刚性连接钢框架在动力荷载作用下的位移响应情况存在不确定性。

对于不同的动力加载状态,其位移响应情况存在着变化。

半刚性连接节点相比刚性节点,刚度有所降低,但是其耗能能力要比刚性节点框架好,使得半刚性连接钢框架的位移响应存在变数。

另外,不同类型的半刚性连接节点、结构的自振频率以及其它相关因素都会影响着结构的位移响应情况。

因此,如何认识半刚性连接钢框架中各种因素对位移响应的影响,以及综合各种因素从整体上分析结构的位移情况是今后研究的一个重要内容.4、半刚性连接钢框架的结构分析与设计对于半刚性连接钢框架性能的研究,最终目的在于将研究成果付诸实施,应用在工程实际中。

其实,工程中所有连接在荷载作用下都会展现出一定的柔性,钢框架本质上都是属于半刚性的。

在框架分析中假设为理想刚性连接或铰接模型,目的是为了简化分析设计的过程与复杂性,并不代表它就是结构真实性能的表现。

将半刚性节点应用于结构分析中,就是要加强对结构设计的重视,使其能够更接近真实情况。

因为很多情况下,理想假设既不合理也不符合结构真实情况,容易造成较大差异,使设计过于保守或偏不安全。

半刚性连接的结构,必须对正常使用极限状态和承载力极限状态进行分析。

结构在正常使用极限状态的分析前提是小变形,由下表1可知结构连接所表现出来的非线性特性并不是很明显,故节点m-θr关系曲线模型可用线性模型来模拟,这样既合理又大大简化节点的复杂性。

而在极限承载力状态下,连接均为非线性,因此必须用非线性模型来对结构承载力做可靠合理的分析。

对于这两个状态,节点转动刚度的取值是关键。

节点转动刚度在连接m-θr关系曲线中表现为斜率。

研究表明,连接柔性对弹性阶段时框架的内力与位移有较大影响,而对极限弯矩承载力的影响并不明显对于半刚性连接钢框架的抗震性能设计,结构的基本自振周期是一个重要的考虑因素。

表一半刚性连接对于结构的动力性能影响很大,随着梁端连接转动刚度的增大,结构自振周期变大,反之则变化较小。

半刚性连接节点使框架的自振周期显著增大,但同时也意味这自振周期变化范围的增大。

这样结构能从地震激励的不同区段得到最大响应,甚至产生共振,这样不利于结构的设计。

所以如何考虑自振周期和建筑场地卓越周期之间的关系,是结构抗震设计的关键。

结束语半刚性梁柱连接,构造简单,施工方便,是一种比较理想的连接形式。

但影响连接的刚度和承载力的因素很多,国内外目前还处在试验研究和工程试用阶段。

要想充分、系统地获得各种半刚性连接的特性,需要做大量的试验研究工作,对影响连接的各个因素进行认真的研究,找出关键的方面,从而在工程设计中进行控制,这样,才能充分发挥出半刚性连接的优势,相应降低工程造价。

参考文献[1]duane k miller. lessons learned from the northridge earthquake. engineering structure, 1998, 20(4-6) [2] w f chen. stability design of semi-rigid frames, john wiley & sons, 1996[3]叶康, 李国强, 张彬. 钢框架半刚性连接研究综述. 结构工程师, 2005, 21(4)[4] 周云. 粘弹性阻尼减震结构设计. 武汉理工大学出版社,2006[5]贾雪娟, 何若全, 张毅刚, 等. 不同阻尼比对钢结构影响的分析. 中国矿山工程, 2006, 35(3)[6]胡大柱, 李国强, 孙飞飞, 申情. 半刚性连接钢框架结构附加有效阻尼比. 沈阳建筑大学学报(自然科学版), 2008, 24(1)[7]李国强, 石文龙, 王静峰. 半刚性连接钢框架结构设计.中国建筑工业出版社, 2009注:文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。

相关文档
最新文档