框架梁柱节点性能 既有测试方法的分析

框架梁柱节点性能既有测试方法的分析

王湛华南理工大学

袁继雄汕头市工程质量监督站

框架

节点性能研究

理论分析

试验研究有限元模拟

节点

●分析既有的节点转角和节点域变形测试方法●指出存在问题

●提出“梁—柱变形反映在梁上的位移”的概念

节点的半刚性特性

?分成两部分处理

?连接的半刚性用转动弹簧来模拟，修改相应的单元刚度矩阵

?节点域变形用单独的单元来描述

?节点转角和节点域变形是反映节点性能的主要指标。

节点转角的测试

?梁上位移反算转角法

?梁柱相对变形法

?倾角差值法

?平均曲率法

?位移替代法

（梁上位移反算转角法）葡萄牙Ana M. Gira?o Coelho

的方法3

1

2

4

,1,1,1,1

arctan arctan arctan arctan 900600300100DT DT DT DT b b e b e b e b e δδδδθθθθθ=-=-=-=-

（梁上位移反算转角法

）武汉科技大学李成玉

1121

()//r v v L v L θ=-=

（梁柱相对变形法）同济大学楼国彪等的方法

()()//b

c t b t b

r r r bf bf bf cw cw bf

h h θθθ=-=?-?-?-?θ= (δ2 -δ1 ) / S12

（梁柱相对变形法

）同济大学石文龙等的方法

()()2220arccos 902c disp a b ab α??+-+??=-????

（梁柱相对变形法）张耀春教授等的方法

唐九如叙述的倾角差值法

英国Nottingham 大学T.Q.Li

唐九如叙述的平均曲率法

?转角测试存在以下的问题：

（1）部分研究者未明确所测试的转角的定义和组成，以及如何将其引入结构分析中，而这些决定了测试方法的选择和测试数据的选取。

由于各研究者所给的转角数据物理意义不一致，部分研究者对如何计算转角的描述也不清楚，这造成不同研究者的试验成果难以进行比较。

（2）采用梁上位移反算转角法时，部分研究者对测试位置的选择存在不确定性，这样得到的转角值物理意义不明确，也难以和其他研究者的成果进行比较。

|（3）采用倾角差值法，存在两个问题：梁、柱的倾角测试点位置难以确定；不能反映节点域剪切变形所引起的转角变化。

节点域变形的测试

（1）假设该变形可忽略不计。

（2）节点域变形与连接转角分开测试，在结构分析时引入节点域变形因素。

（3）未假设该变形可忽略不计，也未测试或计算节点域变形。

测试对角线变形的经验公式法

2'22'11δδδδ+++=X 22sin b a b +=θ2

2cos b a a +=θa

X θαsin 1=b X θαcos 2=X ab b a 2

221+=+=ααγ对角线方向的平均变位为：

，，则剪切角为

测试水平和侧面位移的方法

既有节点域测试方法的存在问题

（1）节点域剪切变形，采用沿对角线方向安装位移计或引伸仪的方法时，对仪器的安装要求较高；又由于节点域处于高应力区，当测点处出现局部屈曲时，测量就不准确了。

（2）节点域剪切变形，采用水平面和竖向（侧面）位移计进行测试时，所得到的数据与剪切变形的关系尚未明确。