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《石家庄铁道学院》 2010年
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考虑节点弯曲和剪切变形性能的框架结构分析

张艳青  
【摘要】:半刚性连接是一种介于刚接和铰接之间的连接方式,广泛地存在于工程实践中。半刚性连接的优点已经得到了广泛的验证和认可,国内外很多学者在这一研究领域开展了大量细致的工作,并取得了一系列的研究成果。传统意义上的半刚性连接研究主要集中于节点的转动半刚性性能及其对结构受力的影响,但研究发现,节点的剪切—变形关系对结构受力性能的影响也不容忽视。 本文提出了同时考虑节点弯曲和剪切变形性能的力学模型,该模型的梁单元由杆件和端部的转动弹簧和剪切弹簧组成。首先应用基本力学方法分别对考虑节点处剪力—滑移关系的单元和同时考虑节点处的弯矩—转角和剪力—滑移关系的单元进行了分析,推导了这两类单元的刚度矩阵及单元在五种基本荷载作用下的固端力。然后推导了杆端位移与节点位移关系的表达式,给出了具有节点半刚性特性框架的整体平衡方程。与采用节点板域进行结构分析的方法相比,运用这种模型进行结构分析时,可以在不增加的单元的数量的前提下充分考虑节点的弯曲及剪切变形性能。 本文用VB计算机语言编出了两个通用性较强的平面框架的计算程序,分别适用于节点连接为线性和和非线性两种情况。对于第二种情况,采用了牛顿—拉夫逊迭代法求解非线性方程组。作为算例,应用程序对同一结构进行了线性和非线性分析,得出了三种连接刚度下的节点位移、杆端位移和杆端力,绘制了结构弯矩图以及荷载逐级施加时的荷载—位移曲线。通过比较可以看出,节点处的弯矩—转角和剪力—滑移关系对结构的影响是显著的。在工程设计中,如果能充分考虑节点处的剪力—滑移关系将会使结构分析结果更加接近于实际。
【学位授予单位】:石家庄铁道学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TU391

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【参考文献】
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