偏心支撑半刚性连接钢框架的时程分析
半刚性连接钢框架抗震性能分析

从图 1 可以看 出: 钢框 架顶点位移 时程 曲线在地 震波激励 时间内表现 出良好 的稳定性 , 应该 是 由于节
梁、 柱均采用工字 钢 , 钢材 的弹性模量 E = . eI / 20 lN 6
个典型的 I I 类场地的地震记录 , I I , I 场地特征周期 03 .
04加速 度峰值 为 3 17a , .、 4 .gl 时间 间隔 O0s记 录 s . , 2 时间长度为 2s 0。中国的宁河 天津波 , 南北 向, 峰值加
~
() 框架层数 : 文中有限元框架试件的层数共 1 本
探讨框架层数 、 架跨数 , 框 尤其 是梁 柱连 接节点 的转 动刚度 等参数对钢框 架抗震性能的影响。
1 时 程分 析
( 振型 、 自振周期和阻尼) 都有密切 的关系H 。本 文选 川
取 了三条地震波进行分析计 算 :1 e m地震记 录、 E 一Cm 宁河天津地震记录、 迁安地震记录。
关键 连接部分 。大量的试验证明, 在荷载作用下 , 钢框 架 的实 际梁柱 连接 性能 总是介于理 想 的刚接 和铰接
C M I1, O BN 4 然后进行耦合以此来模拟半刚性节点。位
移边界方面 : A S S 在 N Y 分析 中需要给框架施加侧 向( z 方 向)O , g束 保证框架在侧 向( Z方向) 位移为零 。力边
【 关键词】 半刚性钢框架 ; 地震荷 载; 有限元 【 中图分类号 】 T 321 U5. 【 文献标识码 】 B 【 文章编号 】 1 1 66 ( 1)1 03 — 2 0 — 842 00 — 02 0 0 0
钢框架结构具有强度高 , 塑性、 韧性好 , 重量轻 , 特 别适 合动力荷载下工 作的特点 , 在实 际工程 中钢 框架 得到越来越广泛的应用 , 中梁柱节点是 钢框架 中的 其
半刚性连接钢框架的时程分析{}(一)

半刚性连接钢框架的时程分析{}(一) 马翠玲1,孙颂旦2,华建兵1,孙爱琴1(1. 合肥学院,合肥 230022;2. 宣城柏庄置业有限公司,宣城242000)[摘要] 为了探讨不同梁柱节点钢框架抗震性能的差别,本文结合工程实际设计了10个系列,共50个有限元试件,通过ANSYS分析软件,对框架进行时间历程分析,来探讨框架层数、框架跨数,尤其是梁柱连接节点的转动刚度等参数对钢框架抗震性能的影响。
分析表明:半刚性钢框架结构在地震荷载作用下具有良好的抗震性能。
[关键词]半刚性钢框架,地震荷载,有限元,时程分析Time-history Analysis of Semi-rigid Steel FramesMA Cuiling1,SUN Songdan2,HUA Jianbing1,SUN Aiqin1(1. Hefei Univercity, Hefei 230022; 2,XuanchengBaizhuang Company Limited , Xuancheng 242000)Abstract:In order to research of the seismic performance of semi-rigid steel frames, the paper design 10 series (altogether 50) of finite element analytic models. Furthermore, the time-history analysis is discussed in this paper to investigate the relations between frame parameters ofsemi-rigid steel frames, these parameters include the frame’s floor number, the frame’s span number and the frame’s damp,especially the rotation stiffness of beam-to-column connections.Comparing with the steel frame structure, semi-rigid steel frame structure under seismic loading has a good seismic performance.Keyword: semi-rigid steel frame, earthquake load, finite element, time-history analysis1.引言钢框架结构具有强度高,塑性、韧性好,重量轻,特别适合动力荷载下工作的特点,在实际工程中钢框架得到越来越广泛的应用,其中梁柱节点是钢框架中的关键连接部分。
半刚性连接钢框架结构抗震的时程计算及实例分析

6 EI
L
Mpr - Mi M i - M er
( M er < M i < Mpr , i = 1 , 2)
其中 : M er 为截面初始屈服时的弯矩 , Mpr 为截面塑性极限弯矩 . 当 M → M er 时 , S S → ∞表示构件截面处于弹性状态 ; 当 M → Mpr 时 , S S →0 表示构件截面完全为 塑性 ;
3
其 中: k =
a
EA 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 ; c1 = k11 + k12 + k21 + k22 ; c2 = k11 + k12 ; c3 = k21 + k22 ; c4 = k12 + k22 ; k11 = β CS S CS 1 L
2 3 2 3 3 ( S CS 1 + K11 ) ; k12 - S CS1 ( S CS2 + K22 ) ; k22 = β = S CS 1 S CS 2 K12 ; k21 = S CS 2 S CS 1 K21 ; β CS S CS - S CS CS = ( S CS 2 2 1
= 0 V F1 M F1 0 V F2 M F2
M F1 = M F2 =
3 3 3 3 3 3
T
M F1 + 6α 2 M F2
α 0
M F2 + 6α 2 M F2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
α 0
α α α α 0 = 1 + 4 1 + 4 2 + 12 1α 2 α 式中 , M F1 、M F2 分别为连接为刚性时单元两端的固端弯矩 , α 1 、 2 可按下式计算 :
K型偏心支撑钢框架抗震性能非线性时程分析

(&!3 #58:、卓越周期 ’3 66A ,时间子步 ’3 ’$A,地震波持续 时间 $’A,本算例根据《建筑抗震设计规范》( 526’’!! % $’’! ) ) 度罕遇地震地震加速度时程曲线最大值要求将 地震波 的峰 值 加速 度 放大 至 &’’58:; 结构 阻尼 比 取用 ’3 ’6。 本算例竖向荷载只考虑结构的自重荷载,未考虑活荷 载及竖向地震作用的影响, ,-.$’’’ 可以自行根据模型计 算出其自重,不需再人为输入竖向荷载。在输入水平地震 加速度数据后,利用 ,-.$’’’ 的求解器进行计算并由其 后处理器将结果数据及图形整理输出。由于进行时程分析 计算结果及图形均与每个时间子步相对应,数据繁多,本 文只列 出部 分 图表,其余 与分 析 有关 的数 据 可详 见文
再者,# 型各耗能梁 段长度下支撑 均未发生受压失 稳,故支撑的轴力并没有明显的突变。并且中心支撑的支 撑轴力明显大于各耗能梁段长度下的支撑轴力。
表 ( " # 型各耗能梁段长度下的前两个自振周期 )% (’ ,) ( -) ,( ( -) $% .&+ $% (!& )% $’ $% .(* $% ((0 $% * ’ $% .)! $% (). $% + ’ $% .$$ $% ($/ $% &’ $% +*/ $% ($( $’ $% ++/ $% )*+ 图 0 " # 型耗能梁段长度 $% &’ 的底层 左侧外围柱轴力时程曲线
%# 计算结果分析 %& "# 支撑轴力分析 支撑的轴向拉力在 ! 层 B !" 层都是随着耗能梁段长 度的减小而减小,这主要是由于短的耗能梁段在较大的剪 力作用下率先屈服,相对于长耗能梁段来说,有效地控制 了支撑拉力第一个峰值的数值,也就是说短耗能梁段下的 支撑拉力的第一个峰值小于长耗能梁段的。而后,在地震 的继续作用下,短耗能梁段并未进一步屈服而继续耗能, 有效地控制了更大支撑轴力峰值的出现。但是通过不同耗 能梁段长度钢框架的相同位置的支撑轴力时程曲线( 如 图 $ 和图 ( ) 可以看出长耗 能梁段在支撑 最大峰值出现 后,继续耗散地震能量,使得支撑轴力有明显的衰减。而 在短耗能梁段的结构中支撑轴力没有明显的衰减,而是以 较大的值加载和卸载,这样极易造成支撑的疲劳破坏。
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。
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,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。
Y型偏心支撑半刚性连接钢框架动力性能研究
S EM I — RI GI D Co NNECTI oN S TEEL- FRA M ED S TRUCTURES
Z h a n g Ji a n c o n g Z h o u K u i
( De p a r t me n t o f Ci v i l En g i ne e r i n g,U n i v e r s i t y o f Sh a ng h a i f or Sc i e nc e a nd Te c h n o l o g y,Sh a ng h a i 2 0 0 0 9 3,Ch i n a )
t y p e o f s e i s mi c s t r u c t u r e s y s t e m. I n t h i s s t u d y,y- t y p e e c c e n t r i c a l l y b r a c e d s t e e l f r a me mo d e l s wi t h d i f f e r e n t n o d e s
支撑钢框架的抗侧刚度有很大影响 , 半 刚 性 连接 可 以 很 好 地 改 善 结 构 的 抗 震 性 能 。Y 型 偏 心 支 撑 与 半 刚 性 节 点 都 可以提高结构的抗震性能பைடு நூலகம், 两 者相 结合 的 结 构 形 式 有 很 好 的 应 用 前 景 。
关键 词 : Y 型 偏 心 支撑 ;半 刚 性 连接 ;时程 分 析 ;模 态 分 析
形 式 是 一 种 新 型 抗 震 结 构 体 系 。运 用结 构 通 用有 限元 软 件 MI D AS G E N 建 立 不 同连 接 刚度 的 半 刚 性 连 接 Y 型 偏
心 支 撑 钢 框 架 模 型 。并 对 其 进 行 模 态分 析 、 多遇 地 震 下 和 罕 遇 地 震 下 的 时程 分 析 , 得 到 各 不 同连 接 刚 度 Y 型 偏 心 支撑 钢框 架 的 自振 周 期 、 层 间位 移 、 层 间位 移 角及 顶 点 时程 位 移 曲线 。通 过 对 比分 析 可 知 , 半 刚性 连 接 对 Y 型 偏 心
两种偏心支撑钢框架受力性能对比分析
两种偏心支撑钢框架受力性能对比分析一、引言在建筑结构中,钢框架结构一直是重要的结构形式之一。
钢框架结构具有高承载能力、大跨度、适用性广等优点。
其中,偏心支撑钢框架是一种常见形式,适用于空间结构中大跨度的屋盖、展馆、厂房等建筑。
偏心支撑钢框架的结构设计在钢材的空间使用上有很多的特点,也有很多的不同之处。
在本文中,将对两种不同类型的偏心支撑钢框架的受力性能进行对比分析,查明其性能及适用范围。
二、偏心支撑钢框架结构的基本特点偏心支撑钢框架结构是一种常见的结构形式,其具有以下基本特点:1.由于杆件的偏心压力作用,该结构具有大弯矩和弯曲效应;2.承重柱的刚度决定了整个结构的短支承刚度;3.如要实现高刚度,需要对结构的节点进行设计;4.偏心支撑结构是一种系数化设计结构,各个节点的受力情况需要进行结构分析与设计;5.在结构设计中,应该注重结构整体的性能,特别是节点的受力情况和连接稳定性。
三、两种偏心支撑钢框架结构的对比分析1.先进的钢管钢框架结构该结构主要采用钢管杆件作为框架的主体,具有以下的优点:(1)较轻、刚度高钢管杆件是用高强度钢管制造而成,重量较轻。
与钢质杆件相比,其刚度高。
(2)可靠性高钢管杆件具有很高的承载能力,耐久性好,生命周期长。
在设计中,可以采用自稳定梁、混凝土梁、框架梁等形式来增加其承载能力,可靠性高。
(3)施工方便在施工中,钢管杆件具有轻便、可拉、可裁剪、可钻等优点,便于安装、加工和剪切。
(4)适应性广钢管钢框架结构可以适应各种规模的项目,适用于高层建筑、桥梁、机场、石化、发电等建筑,可适应各种地质条件。
2.传统的钢筋混凝土结构传统钢筋混凝土结构是一种经典的钢材结构,主要由钢筋和混凝土构成。
其特点如下:(1)承载能力高钢筋混凝土结构主要由钢筋骨架和混凝土构成,其承载能力较高。
(2)施工方便钢筋混凝土结构在施工中,具有统一的制造和加工标准,有利于施工调度和管理。
(3)防火性能好钢筋混凝土结构瓦片的分布和钢筋的均匀分布,使其具有很高的防火性能。
钢框架梁柱半刚性连接性能研究(土木结构工程专业优秀论文)
出于半剐性连接的初始剐度主要与连接件的抗弯刚度、板厚以及螺栓的分稀位置有关,本文以有柱加劲肋,端扳厚度为20mm,排列四排螺栓,并且第l排螺栓与第2{{|=螺栓、第3排螺栓‘i第4排螺栓I’HJ距为120mm分和的外伸端板螺栓连接为基本模型,然后分别去掉托加劲肋、增加端极厚度以及改变螺栓分布进行计算。
为了区别这些模型,简单称为:a无加劲肋:b有加劲肋、端板厚度20mm;c端板厚度25mm:d四排螺栓、问距100mm;e五排螺栓:f三排螺栓。
部分有限元模型如图3-6。
(a)无加劲肋(b)有加劲肋(c)螺栓详图图3-6部分有限元模型3.32有限元模型计算分析3.3.2.1有无柱加劲肋的外伸端板连接的分析对有柱加劲肋和无柱加劲肋的外伸端板连接分别进行有限元计算。
首先,分析连接节点各个组件的应力变化。
全部荷载分两个荷载步分别施加,第一步施加约束荷载和螺栓预紧力,第二步施扭l竖向位移荷载。
第一个荷载步施加完成后,部分汁算模型的应力分缔如图3-7所示。
l枣l(a)O所示为柱右侧翼缘相对应端板部分,阁(b)为端板,两者的应力分布大致相同,都是螺栓孔周围2~3mm直径范围内有应力,且越靠近孔应力越大,越远离孔应力越小。
图(c)为螺栓的应力分靠。
螺栓杆的应力分确j是Ih杆的中问l≈两端逐渐增大,螺栓杆与螺栓帽连接处最大。
螺栓帽的分却~方面是出圆心处逐渐向外递减,另一方面是由靠29——(a)柱右冀缘(b)端板(c)螺栓(d)柱腹板和粱腹板(e)梁上下翼缘图3-7第l荷载步作用下的应力分布云图(a)无加劲肋(b)有加劲肋图3-8螺栓的应力分布云图30——加劲肋柱翼缘的应力增加快慢不同,程度不同,图3-9为柱右侧翼缘的最后应力分布云图。
有无加劲肋粱端板的应力变化过程大致栩同,应力从第1排、第2排螺栓孔附近丌始增长,逐渐扩张到第l排、第2排螺栓的中州部位,随后第3排、第4排巾l-白J丌始出现应力增长,范cl;l逐渐扩人。
半刚性连接钢框架的时程分析
钢框架结 构具有 强度 高 、 塑性 及韧性 好 、 量轻 、 别适合 动力 荷载下 工作 的特点 , 重 特 在实 际工程 中钢框
d s u s d i h sp p rt n e t ae t e r lt n ewe n fa a a t r fs mirgd se lfa s ic s e n t i a e o i v si t h ea i sb t e r me p r mee so e — i te r me , g o i t s a a tr n l d h rmeS fo r n mbe ,t e fa ’ p n n mb r a d h r meS d mp, he e p r mee s i cu e t e fa ’ l o u r h rmeS s a u e n te fa ’ a e p cal t e oa in tf s o b a t — ou c n e t n . Co a n wih h se l r me s e ily h r tt sif s f e m-o c l mn o n c i s o ne o mp r g i t t e t e fa
算 方法 ; 二是 以大量 的试验 为依据来 验证半 刚性 连接钢 框架 的静 、 动力性 能 . 是 由于半 刚性连 接 的复 杂 但
性 和多样 性 , 应 的理 论和试 验研究 尚应进 行进 一步发 展. 相 本文 的 目的就是 对半 刚接钢框 架在地 震作用 下
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山 东 建 筑 大 学 学 报
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Vo . 6 No 2 12 . Ap . r 2 1 01
文章 编号 :6 3- 6 4 2 1 )2— 0 5— 6 17 7 4 (0 10 0 9 0
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中图分 类号 :U 9 T31 文献标识码 : A
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G n ,I n UO Big L U Nig
c n rc b a e k il o i o fs mi g d fa sfo c l mn b s ol k b a . h s i c e s s e t r c s ma e y ed p st n o e - i r me m o u a e t n e ms T i n r a e i i i r r i t e s u t r ae y a d e eg isp t n c p ct . h a o c n e a e y e c n r r c s i n t h t cu e s f t n n r y d s i a i a a i S e fr e u d r k n b c e t c b a e s o r o y r t i l s a 5 o t a e s e rf r e e s t n 7 % ft a b s h a c . h ol o
sse I r e v siaei ls - lsi e a ira d if e c a tr ,t —itr n lssi ytm. n od rt i e t t seat pa t b h vo n nl n efcos i hsoy a ayi on g t o c u me s c n u td b s gf i lme tmeh d T ers l h w ta c e t cb a e n raeltr t - o d ce yu i nt ee n to . h eut s o te c nr r c sice s aea si n i e s h i l f n s fsmi gdse l rmesg ic nl n a trl ipa e n e u e ya o t 5 . rc s eso e . i te a inf a t a dt t aea s lc me t d c sb b u % B a e i r f i y h l d r 7
q a e,a d tevbainfe u n ya d b s h a reice s s u tr r n l e ra e . c uk n irt q e c n aes e f c n rae ,b ts ydi a ged ce ss E — h o r r o o t f
偏 心支 撑 半 刚性 连 接 钢 框 架 的 时 程分 析
郭兵 , 宁 刘
( 山东建筑大学 土木工程学 院, 山东 济南 200 ) 511
摘要: 将偏心支撑与半刚性连接钢框架相结合是一种新型抗震结构体系, 为探讨其在地震作用下的弹塑性反应
和影响因素 , 采用有 限元软件进行 了时程 分析 。结 果表 明 : 偏心 支撑 显著增 加 了半刚 性连 接钢框 架 的抗 侧 刚 度, 侧移减小约 7% , 大大降无支撑框架相 比 , 有支撑框架对地震
作用反应 敏感 , 振动频率增加 , 底部剪力增大 , 但层 间位移角减小 ; 设置偏 心支撑使得半刚 性连接框架 的屈服位 置 由柱脚移 至耗 能梁段 , 增加 了结构 的安全性 和耗 能能力 ; 偏心 支撑抗侧 体系所承担 的剪 力不小于底 部总剪力
的 7 %。 5
关键词 : 偏心支撑半刚性连接钢框架 ; 时程分析 ; 间位移 ; 层 底部 剪力 ; 耗能能力
a s r al e u e t e s n i vt fs u tr lp ro ma c o n ci n r tt n t f e s Co a e lo g e t r d c e st i o r cu a e fr n e t c n e t oa i a si n s . mp r d y h i y t o o ol f wi e - g d fa s w t o t r c s c e t c l r c d s mi gd f me ss n i v o t e e r — t s mir i r me i u a e ,e c nr a y b a e e — i a si e st e t h a t h i h b i l i r r i h