梁柱半刚性连接对钢结构整体抗震性能的影响研究
纤维增强混凝土梁柱节点及框架结构抗震性能研究
纤维增强混凝土梁柱节点及框架结构抗震性能研究纤维增强混凝土梁柱节点及框架结构抗震性能研究摘要：随着城市建设和人口增长，地震对建筑物的破坏性影响变得尤为重要。
为了提高建筑物的抗震性能，研究者们不断探索各种新型材料和结构设计。
本研究主要关注纤维增强混凝土（Fiber Reinforced Concrete，简称FRC）在梁柱节点和框架结构中的应用，并通过理论分析和数值模拟研究了FRC 的抗震性能。
1. 引言建筑物在地震中的安全性是城市发展的重要问题。
传统的混凝土结构在地震中容易出现破坏，因此研究人员一直在寻找新的材料和结构设计来提高建筑物的抗震性能。
FRC具有良好的韧性和抗拉性能，因此在抗震设计中被广泛应用。
2. FRC的力学性能2.1. FRC的组成和制备方法FRC是将钢纤维或其他合适的纤维掺入混凝土中制备而成。
钢纤维的加入可以提高混凝土的延性和抗裂性能。
2.2. FRC的力学性能测试通过对FRC试样进行拉伸、压缩和弯曲等力学性能测试，可以评估FRC的力学性能。
试验结果表明，FRC具有较高的抗拉强度和延性，能够有效抵抗地震力的作用。
3. 纤维增强混凝土梁柱节点设计3.1. 传统梁柱节点设计的不足传统的混凝土梁柱节点容易出现节点剪切破坏和横向钢筋屈服等问题。
这些问题可以通过引入FRC来改善。
3.2. FRC在梁柱节点中的应用通过在梁柱节点中加入FRC，可以提高节点的延性和承载力。
研究结果显示，引入FRC后，梁柱节点的抗震性能明显提高。
4. 纤维增强混凝土框架结构设计4.1. 传统框架结构设计的不足传统的混凝土框架结构在地震中容易出现柱子轴压破坏和梁柱节点剪切破坏等问题。
这些问题可以通过引入FRC来改善。
4.2. FRC在框架结构中的应用通过在框架结构中加入FRC，可以提高结构的整体延性和抗震性能。
数值模拟结果表明，引入FRC后，框架结构的抗震性能明显提高。
5. 结论本研究通过理论分析和数值模拟研究了纤维增强混凝土在梁柱节点和框架结构中的抗震性能。
钢结构梁柱连接性能的理论分析方法
Ｗ－ ｘ ） － ￣ － Ｗ（ ， ｙ
第 ｋ 的应变与板 面曲率的关系如下 ： 层
ｅ ｚ
１ 板 的分 析方 法
目前 ， 在连接节 点的研究领 域中 ， 的分析方法一般是基 板 于单向弯曲理论和屈服线理论 。这些方 法虽然能计算出极 限 荷 载，但是它们不能给 出变形随荷载 变化的连续 的过 程。所 以， 这些方法不适合预测半刚性连接的弯 曲转角性能 。同样 ，塑性绞之间的短 杠杆 的变化而波动较大 。这种方法很快就被抛弃。 因此 ，需要建立一种确定 连接 变形 和塑性发展的实际的 方法。 目前 ， 有两种 比较合适 的方法 ： 限差分法和有限单元 有
其中
是当前有效应力。
＝
增量形式表达式为 ：
Ｅ ８ ｐ
当荷载超过弹性极 限荷载 时 ，塑性 区就会沿着板 的板 面 和厚度方向传播 。本节研 究通过 利用有限单元位移法来建 立 任意形状板 受任 意荷载作 用时 的整体变形性能 。解决的方法 是将板 弯曲单元分成很 多层， 然后研 究塑性的发展。 这种方法基 于切线 刚度法并 忽略掉板内 的变形 。假设每
［ ］［］ Ｄ ＝Ｄ一 Ｅ【
Ｊ
・
３９ ・
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煤矿 现 代化
『 ｒ ｃ ２， ｃ－ｒ ）盯１ ￣ ／ 其中【 ｆ 盯 ／ ）盯ｆ ＡＪ 【 广盯 ２ ／ ＝（ ３ ， 盯 Ｊ
２ 有 限单 元模 型 的应用
２０ 年第６ ０６ 期
法。
普
ａ
￡ｙ ｚ ｖ — ＿
一等 ２
板单元 的位移可以由一个 １ 项 的多项式表示如下 ： ２
Ｗ（， ） ＋ｄ ｘ ＋ …＋ ３ ｘ ＝ｄｌ ＋ｄ３ … ｙ ２ ｙ ｄｌｙ
半刚性连接钢框架基于极限状态的抗震设计
关键词：半刚性连接； 塑性设计； 极限状态
ＤＯＩ：１０ １３２０６ ／ ｊ． ｇｊｇ２０１６０８００１
ＳＥＩＳＭＩＣ ＤＥＳＩＧＮ ＯＦ ＳＴＥＥＬ ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ ＷＩＴＨ ＳＥＭＩ⁃ＲＩＧＩＤ ＣＯＮＮＥＣＴＩＯＮ
ＢＡＳＥＤ ＯＮ ＵＬＴＩＭＡＴＥ ＳＴＡＴＥ
Ｚｈｕ Ｙａｎｚｈａｎｇ Ｐａｎ Ｚｈｉｈｏｎｇ
向荷载作用下，梁跨间最大正弯矩可按式（４） 计算：
Ｍｄ ＝
ｑｌ２ｂ Ｍ ｕ－ － Ｍ ｕ＋ （ Ｍ ｕ－ ＋ Ｍ ｕ＋ ） ２
＋
＋
８
２
２ｑｌ２ｂ
梁承载力须满足：
Ｍｄ ≤ Ｍ
Ｖｙ
＝
Ｖｅ
（４ａ）
（４ｂ）
其中
β ＝
０． １５
０． １ ＋ ξ
β
２μ － １
Ｖｙ
β
＝
Ｖｅ
μ
（７ａ）
（７ｂ）
式中： Ｄ ｓ 和 Ｄ′ｓ 分别为根据能量和变形一定法则确
的整体抗 震 性 能
［２］
，是 半 刚 性 连 接 钢 框 架 设 计 的
矩可由与该柱端相连的梁端极限弯矩之和∑Ｍ ｂｍａｘ ，
按梁的上柱和下柱线刚度分配计算：
Ｍ ｃｔ ＝
依据，具体规定如下。
２ １ 框架整体侧移承载力验算
当结构平面对称布置，处于极限状态时，半刚性
连接钢框架结构在水平地震作用下应满足：
ｔｉｍｅ ｈｉｓｔｏｒｙ ａｎａｌｙｓｉｓ．
ＫＥＹ ＷＯＲＤＳ：ｓｅｍｉ⁃ｒｉｇｉｄ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ； ｐｌａｓｔｉｃ ｄｅｓｉｇｎ； ｕｌｔｉｍａｔｅ ｓｔａｔｅ
１ 概 述
半刚性连接介于刚接和铰接之间，通过合理地
建筑钢结构节点分类及设计要点分析
建筑钢结构节点分类及设计要点分析摘要：作为建筑工程施工中具有显著优势的钢结构，其设计与施工质量决定着整个建筑钢结构工程的质量与安全。
建筑钢结构施工中应将钢结构设计及节点设计作为重点环节，在此之前需要明确钢结构的节点分类，进而在设计施工实践中合理选择与应用。
为此，文章首先阐述了建筑钢结构的节点分类，共可划分为刚性连接节点、半钢性连接节点与柔性连接节点三种类型。
而后从节点设计、钢结构设计两个方面分别探讨了钢结构建筑结构的设计要点，以便实现钢结构的稳固连接，保障钢结构建筑工程的科学设计与安全施工。
关键词：建筑钢结构；节点分类；结构设计现代建筑设计与施工中，钢结构的应用有利于增强建筑施工便利性，可对建筑行业设计施工水平提高产生有益驱动。
钢结构建筑施工中，钢结构节点分类及设计至关重要，建筑结构设计人员、施工单位需要对钢结构节点分类有充分了解，需结合建筑要求及设计标准选择适合的钢结构形式及节点方式，确保钢结构应用优势的有效发挥。
因建筑钢结构有具备多种不同的节点类型，建筑施工中需要合理选用，且需加强设计要点把控，从而保证建筑钢结构的设计质量。
1.建筑钢结构节点的主要类别1.1刚性连接节点刚性连接节点主要应用于悬臂梁及转动刚度要求相对较高的钢结构连接工程中[1]。
设计刚性连接节点时，需由翼缘承担弯矩，利用腹板承担剪力，以梁翼缘、腹板各自截面的惯性矩为依据计算与确定弯矩，进而确保剪力可分摊于腹板之上。
通常利用双角钢、端板作为腹板的连接材料，应用连接板连接不同方向梁的上下翼缘后再通过螺栓加固。
若上翼缘处铺盖钢格栅，需用具有垫板的现场坡口焊连接上翼缘。
低荷载梁柱刚性连接时，需以端板作为连接材料，如轻型门式钢架的连接节点便可应用端板连接方式。
连接时需将梁的上下翼缘、腹板分别焊接于端板之上，再用螺栓进行连接加固。
要求应用刚度较高的端板，以增强对梁塑性铰位置处弯矩的抵抗力。
刚性连接时，应以外部荷载的高低为依据，结合梁翼缘板的厚度大小，选择适合的焊缝，可选用角焊缝或是采用全熔透坡口焊设置焊缝。
装配式钢结构梁柱柱法兰连接节点受力机理研究
结论与展望
2、加强节点板和螺栓的强度和稳定性，以提高节点的抗剪承载力和抗疲劳性 能。
结论与展望
3、节点细节的处理，如螺栓与钢板之间的连接方式等，以提高节点的耐久性 和可靠性。
结论与展望
尽管本次演示取得了一定的研究成果，但仍存在一定的局限性。例如，实验 样本数量有限，可能存在个体差异；数值模拟未考虑材料非线性等因素的影响。 未来研究可从以下几个方面展开：
2、焊接式连接节点
2、焊接式连接节点
焊接式连接节点是一种通过焊接将梁和柱连接在一起的连接方式。这种连接 方式具有施工方便、抗疲劳性能好等优点。但是，焊接式连接节点的缺点是易受 到焊接质量的影响，而且对于节点的制作和安装精度要求较高。
3、混合式连接节点
3、混合式连接节点
混合式连接节点是一种结合了插入式和焊接式连接优点的连接方式。在这种 连接方式中，梁的下翼缘与柱的腹板之间通过螺栓进行连接，而梁的上翼缘与柱 的翼缘之间则通过焊接进行连接。这种连接方式结合了插入式和焊接式的优点， 同时避免了它们的缺点，具有较高的稳定性和耐久性。
装配式钢结构梁柱柱法兰连接 节点受力机理研究
01 引言
03 研究方法 05 结论与展望
目录
02 文献综述 04 实验结果与分析 06 参考内容
引言
引言
随着建筑工业化的不断发展，装配式钢结构建筑逐渐成为现代建筑工程的重 要发展方向。梁柱连接节点作为装配式钢结构建筑的重要组成部分，其受力机理 对于整个结构的安全性和稳定性具有至关重要的影响。柱法兰连接节点作为装配 式钢结构梁柱连接的一种常见形式，对其受力机理进行研究对于优化节点设计、 提高结构安全性具有重要意义。
考虑节点刚度预制装配框架抗震性能研究
构开展 了大量 的研究 。 混凝土预制装 配框 架结构 一 般 分 为装配整体式 和全装 配式两种形式 ， 传统 的结构 在
设计 与分 析中 ， 一般 将这两种装 配形式 的梁柱 节点 处 理成理 想 的刚接 节点 或铰接 节点 。 但是 ， 从梁 柱节 点
静
弯矩 一转角曲线（ 一０曲线）的严 格意义来看 ， 有 Ｍ 所
ｖ ｌ ｅ ｏ ｅ ｅａ ｔ ｉｐ ａ ｅ ｎ ｎ ｌ ｆＲＣ ｆ ｍｅ ａ ｕ ｆ ｈ ｌ ｓ ｃ ｄ ｓ ｌｃ ｍｅ ｔａ ｇｅ ｏ ｒ ｔ ｉ ａ ．
Ｋｅ ｒ ｓｐｅａｔ ｏ ｃｅ ；Ｒ ｒ ； ｏｎ ｉｎ ｓ；ｓｉ ｉ ｐｒ ｒ ａ ｃ ｙｗｏｄ ：ｒ ｓ ｃｎｒｔ ｃ ｅ Ｃ ｆ ｍｅ ｊｉｔ ｔ ｅｓ ｅｓ ｃ ｅｆ ｍ ｎｅ ａ ｓｆ ｍ ｏ
ｎ ｓ ｓｐ ｅ ｅ ｔｄ ｅ ｓ ｉ ｒ ｓ ｎ ｅ ．Ｗ ｉ ｈ ｓ ｍｏ ｅ ，ｔ ｅ ｐ ｐ ｒ ｒ ｓ ａ ｃ ｅ ｄ ｎ ｍｉ ｒ ｐ ｒｉｓ ｓ ｒ ｉｐ ａ ｅ ｎ ｎ ｔ ｔｉ ｈ ｄ ｌ ｈ ａ ｅ ｅ ｅ ｒ ｈ ｔ ｙ ａ ｃ ｐ ｏ ｅ ｔ 、 ｔ ｙ ｄ ｓ ｌｃ ｍｅ ｔａ ｄ ｈ ｅ ｏ
混凝 土预制装 配框架结构 因结 构简单 、 面布置 平
配框架结构动力性能 的影响 。
灵活 、 于定 型标准 化生 产等优点 ， 易 在住 宅 、 公 楼、 办
钢结构梁柱刚性连接分析及施工质量控制
高强螺栓连接 （ 一 ） 梁翼缘和梁腹板与柱通过专 图１ｃ ： 用的Ｔ 形件全部采用高强螺栓连接。 节点结构弹性最好， 在 承受动力荷载的工作状况下抗疲劳 眭能好， 施工方便， 但投
资费用较高 。
梁与柱的刚性连接又分为柱强轴方向连接 （ 即梁与柱翼缘连
了 制措 施 和 检 验 标 准 。 控
关键 词 ： 刚性连接 高强螺栓 焊接
中图分类号 ：Ｕ １ ． Ｔ ３ ８４
文献标识码 ：Ｂ 文章编号 ：０ ２３ ０ ２ １ ）０— ０ ２ ０ １ ０— ６ ７（ ０ １ ３０ ６ — ２
１ 言 前
钢结构具有强度高、 韧性好、 抗震Ｉ能优良 生 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， 各构件连接结构不按 如：
高强螺 栓连 接在钢 结构 中应用 日益普遍 ， 高强螺 栓连 接
，
３１材料检验和复验 ．
材料 的检验和
施工 工艺复杂、 技术要求高， 实际施 工中高强螺栓 的装 配和 在 紧固很不规范 ， 至是按 普通 螺栓 的施 工方法 来施 工高强 螺 甚 栓 ， 钢 结 构高 强螺 栓 连接 处 的 留下 安全 隐 患。 给 因此 ， 重 要 视高强 螺栓 的施工质 量 ， 格按 国家 标准和 设计 求施工 。 严 要 （ 高强 螺栓孔 必 须采用 机械 钻孔 ， １ ） 严禁 气割 ， 坦 出现 一 孔 径不合 适应 采 用铰 刀修孔 ：
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
钢结构论文-钢结构施工安全及梁柱节点连接设计方法
钢结构施工安全及梁柱节点连接设计方法摘要: 介绍了钢结构施工特点及施工安全问题和多高层钢结构梁柱连接的三种方式，并对其性能及适应范围进行了比较分析，结合地震作用下提出了加强连接节点的做法，提出了节点设计工作中要注意的问题。
关键词: 钢结构; 连接节点; 塑性铰; 强节点弱杆件0 前言连接节点设计是钢结构设计的重要内容之一，它直接影响结构在荷载作用下的整体性能以及单个构件的受力分析。
国内外许多震害都表明，钢结构大多是由于节点首先破坏导致结构的整体破坏。
为此，钢结构梁柱节点的设计问题就值得我们关注和探讨。
钢结构施工安全：1、钢结构施工的特点：钢结构施工分为工厂加工和现场安装两部分（本篇针对现场安装部分），钢结构现场安装施工的速度比较快，安装作业者的大部分时间是暴露在露天高空作业面，整个施工（安装）过程基本上处于上下交叉作业的环境中。
作为重型钢结构施工安全防范的重点应注意防止钢构件倾覆、高空坠落和物体打击。
现就中钢集团西安重机有限公司易地搬迁项目主体钢结构施工阶段安全防范工作要点作以浅要的探讨，仅供钢结构施工（安装）作业的同行们在类似的施工作业中，在做好安全防护方面进行参考。
2、钢结构施工内部外部安全防护措施：（1）钢结构施工内部安全防护：由于本项目大部分钢构件高度较高，钢结构施工（安装）一般每柱在工厂按照2-3 段的高度制作，到现场拼装，施工（安装）速度较快，安装操作人员大部分作业时间均在狭窄的主、次构件上作业或行走，现场安装的柱高最小高度为12 米，最大高度将达到36 米，按照高空作业标准2 米为基点，它已超出高空作业安全防护要求，并且钢构件自重均较大，因此在安装完每一轴线柱时应保证每根柱均支撑稳定，且拉有双向风绳。
在柱间张挂双层水平安全网进行防护，并在每安装屋面梁、柱间支撑和行车梁等次构件时增加一道水平安全防护绳，便于挂安全带水平施工，水平安全防护网与高空作业人员的防护距离一般不超过10 米。
（2）构筑物内预留洞口、屋面洞口、楼梯临边防护：钢结构施工对洞口的防护要求较高，在结构安装阶段，洞口一般随内部水平安全防护体系统一进行即可，在进入压型钢板铺设阶段，必须根据洞口的大小张挂水平安全网，水平安全网的张挂必须到边，可使用钢管做边框架与梁进行固定，但洞口的中心部位不得用钢管做骨架，大的洞口可用6# 钢丝绳做经绳串接。
钢结构半刚性连接疲劳性能的ANSYS分析
进行改善。由于结构 的地震 破坏 现象一 般可看作 是 超过屈 服 的 理 ， 当结构在某一位置 出现 了预期 的裂缝 ， 对应 的循 环次数 即 其
非弹性 阶段 的低周疲 劳 问题 ， 因此 ， 很有 必要对 半 刚性 节点 的疲 为所要获取的结构疲 劳寿命。值得 注意 的是 ， Ａ Ｙ 在 ＮＳ Ｓ分 析软 采用简化 的疲 劳 寿命使 用 系数 来描 述结 构 的裂 缝形 成寿 劳性能进行相应的研究 。而考虑 低周 疲劳性 能就 需要得 到在循 件 中， 环荷载作用下各种节点 的应 变一 寿命 曲线 ， 然而对于某一细部 的 命 ： 即当结构在指定 的应力下循环 了 Ｎ 次后 出现裂缝时 ， 结构 即 低周疲劳 曲线的获取主要取决于实验数据 ， 目前还相 当缺乏此类 被认为发生 了破坏 ， 当工作 的次数 』＜Ｎ０ ， Ｎ０ 而 、 ， 时 Ｎ／ 称为疲劳 数据 ， 大多数 可以得 到 的有用 数 据都 是在 单调 荷 载作 用下 获 得 寿命使用系数 ， 它从另一个方面描述 了结构 的疲劳寿命情况。
钢 结 构 半 刚性 连接 疲 劳性 能 的 Ａ Ｙ ＮＳ Ｓ分析
陈 剑 波
摘 要 ： 了提高节点的抗震 性能 ， 为 采用有 限元 Ａ Ｙ ＮＳ Ｓ软件进 行数值 模拟分 析半 刚性连接各个 细部位 置 的疲 劳寿命 ，
介绍 了Ａ Ｙ ／ ａｉｕ 疲 劳分析 的思路和步骤 ， ＮＳ Ｓ Ｆ ｔ ｅ ｇ 为找 出节点在疲劳作用下 的薄弱部位提供 了可行 的方法。 关键词 ： 刚性连接 ， 结构 ， 半 钢 疲劳寿命 ， 刚性节 点
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第 ３ 卷 第 ４期 ４
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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单元端部轴向反力， Ｍｉ ， Ｍｊ 为单 元端 部弯矩 ； 记单
第 ２期
杜俊 等 ： 梁柱半 刚性连 接对 钢结构整体抗震性能 的影 响研究
１ ７ ３
元局 部坐 标下 广 义 坐标 向量 为 ： ＝（
ห้องสมุดไป่ตู้０
由 式（ ２ ） 、 （ ３ ） 可推出局部坐标系下单元刚度矩阵：
） ， ， 为单元端部横向挠度 ， ， ， 为单 元端部轴向位移 ； Ｌ为单元 长度． 不考虑单元所 受
集 中荷 载 ， 可 以得 到受 力平 衡方 程 ：
ｒ ＋ ＝０
文献 ［ ５］ 通 过 理 论 分 析研 究 了 该 平 面 钢 结 构 梁 柱连接 处 的有 限刚度 对弯矩 的影 响． 在线 性 假设 下， 梁柱 连接 处端 部弯 矩 ， 和梁 柱 相对 转 角 的 关 系可 表示 为 ： ０ ， ＝ ｆ ｒ ・ Ｍ， 其 中． 为半 刚性 连接 有 限转角 的柔度 系数 ． 图 ２中 Ｖ ｉ ， 为单元端部横 向反力 ， Ｕ ， 为 （ １ ）
１ ６ ７ ２ － ６ ５ ５ ３ ／ ２ ０ １ ３ ／ １ １ （ ２ ） ／ １ ７ ２ ６ －
动 力 学 与 控 制 学 报
Ｊ Ｏ ＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｄ ＹＮＡＭＩ Ｃ Ｓ ＡＮＤ ＣＯ ＮＴ ＲＯＬ
Ｖ０ Ｌ １ １ Ｎｏ ． ２
Ｊ ｕ ｎ ．２ ０ １ ３
其 刚度 矩 阵 ； Ｍｏ ｈ ａ ｍ ｅ ｄ Ａ ．Ｄ ａ ｂ ａ ｏ ｎ和 Ｍｏ ｈ ｍｏ ｕ ｄ Ｈ． Ｅ １ ． Ｂ ｏ ｇ ｈ ｄ ａ ｄ ｉ Ｌ ２ 通 过 实验 研 究 了空 间 钢 结构 梁 柱 半 刚性 连接在 静 载下 的力学行 为 ； 马翠 玲等 通过 仿
ｒ ｈ ｏ ｖ ｄ ｅ等 于 １ ９ ９ ０年 最早 提 出梁柱 连 接处 力 学 行
究空间结构中梁柱连接部位刚度系数对 于结构 自
身抗 震性 能 的影响 ．
１ 钢结构建筑的力学模型
１ ． １ 半 刚性连 接仿 真模 拟有 效性验 证
图１ 所示为一平面门式钢框架 Ｊ ， 层高 ６ ｍ， 横
真进行 了平面结构下的半刚性框架抗震分析 ； 周楠 楠 等通过实验和仿真建模 ， 分析了平面半钢性连
接 的非线 性 因素对 钢框架 的滞 回性 能 ； 王新武 等
研究了空间钢框架 的静力承载性能与节点刚度 的
关系． 迄 今 为止 ， 从 已发表 的文献 来看 ， 对 梁柱 半 刚
２ ０ １ ２ － ０ ７ － ０ ３收到第 １ 稿， ２ ０ １ ２ ０ － ７ － １ ７收到修改稿 ｝ 国家 自 然科学基金资助项 目（ １ １ １ ７ ２ ０ ６ ７ ） ｔ 通讯作者 Ｅ — ｍ ａ ｉ ｌ ： ｌ ｆ ｃ ｈ ｅ ｎ ２ ＠ｆ ｕ ｄ ａ ｎ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ
引 言
在 传统 钢结 构分 析设计 中 ， 梁柱 连接 处 的力 学 模 型常简 化为 固接 或 铰接 的理 想 情 形． 然而 ， 大 量 实验 表 明＿ 】 Ｊ ， 真实 结 构 的 梁柱 连 接 应 该是 具 有 有 限 刚度 的 ， 设计 中简 化成 固接 或铰接 的分 析 结果 往 往会 与 真实 情况 有 较 大 的差异 Ｊ ． 在 梁柱 连 接 处 ，
然而大量本文利用有限元ansys软件构建空间半刚性12连接的仿真模型在空间梁柱连接处转角自由度上实验表明真实结构的梁柱连接应该是具有有限刚度的设计中简化成固接或铰接的分析结果往设置3个combin14单元来模拟3个方向上的转3角刚度通过改变转角刚度的大小进行半刚性分往会与真实情况有较大的差异
第ｌ ｌ 卷第 ２期 ２ ０ １ ３年 ６月
跨 １ ６ ｍ， 支 座 固接 ， 端 部 和 跨 中分 别 受 水平 和竖 向
载荷 １ ０ Ｋ Ｎ和 １ ０ ０ Ｋ Ｎ ．
为应介 于 固接 和铰 接 之 间 ； Ａ． Ｎ ． Ｔ Ｉ ｈ ａ ｄ ｄ ｏ ｕ ｄ ｅ ｎ ｅ和
Ｍ ．Ｓ ａ ｉ ｄ ａ ｎ ｉ ＿ ６ 建立 了半刚性连接的理论计算模型及
用Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ 软件分 析横向弯曲和轴 向扭转 刚度对 塔形钢结构整体抗震 性能的影响． 仿真分析表 明， 横向弯 曲
刚度对结 构抗震性 能的影 响显著 ， 从而为钢结构建筑 的设计和分析提供参考．
关键词 钢结构 ， 梁柱连接 ， 半刚性连接 ， 抗震
ＤＯＩ ： １ ０． ６ ０ ５２ ／１ ６ ７ ２－ ６５ ５ ３－ ２ ０１ ３－ ０２ ２
梁 柱 半 刚性 连接 对 钢 结构 整体 抗震 性 能 的影 响研 究 木
杜俊 印真 陈力奋
（ 复旦大学力学与工程科学系 ， 上海 ２ ０ ０ ４ ３ ３ ）
摘要
本文研究空 间钢结构力学模型 中 ， 梁柱之间纯刚性连接和不同程度 的半刚性连接 对整体结构 抗震性
能的影 响． 以一阶横 向振动周期 、 结构梁柱 轴力 比和层 间位 移限 角为评价 指标 ， 在实测地 震波 的激励下 ， 采
性 连接 问题 的研究 ， 大部 分侧 重于局 部模 型 的仿 真
分析和试验验证 ， 整体结构的抗震分析则大都限于
平 面模 型． 本 文利 用有 限元 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ软件 构建 空 间半 刚 性
连接的仿真模型 ， 在空间梁柱连接处转角 自由度上
设置 ３ 个 Ｃ Ｏ ＭＢ Ｉ Ｎ１ ４单元 来 模 拟 ３个 方 向上 的 转 角 刚度 ， 通 过 改 变 转 角 刚度 的 大 小 进 行 半 刚性 分 析， 利 用完 全 瞬 态 分 析 法 （ 弹性时程分析法 ） 对 某 塔 型 钢结构 建筑 进行 固有特 性 和抗震 性 能分 析 ， 研
不同的刚度系数会对结构的 自振周期产生很大影
响， 进一 步影 响建筑 结构 的抗 震性 能 ＿ ４ 』 ． 因此 ， 为 了
反映结构 的真实力学行为 ， 有必要建立反映梁柱连
接 处有 限刚度 的力 学模 型 ， 并 分析 不 同 的参 数 选 取 对 结构抗 震性 能 的影 响． 近二 十几年 来 ， 对 于 梁 柱 的半 刚 性 连接 ， 国内 外 学者 在理 论和 实验 上 均 开展 了相 关 的研 究 ． Ｓ ｊ ｏ —