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《同济大学》 2006年 博士论文
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水平荷载作用下半刚性连接组合梁框架的实用设计方法

刘清平  
【摘要】:随着我国钢材产量与质量的不断提升和钢结构制造与安装水平的不断提高,同时由于钢—混凝土半刚性连接组合梁框架结构本身的优点如自重轻、抗震性能好、施工速度快、综合经济效益高等一系列优点,促使将越来越多地采用钢—混凝土半刚性连接组合梁框架结构。目前,在组合框架的设计中,通常假定节点为理想刚接或理想铰接,但实际结构并非如此,节点通常具有半刚性特性。但目前国内外尚缺乏与之相匹配的框架整体设计方法,本文研究的目的是给出一种考虑节点影响的半刚性连接组合梁框架的简化设计方法,以次推动半刚性连接组合梁框架结构的发展。 本文主要研究了水平荷载作用下半刚性连接组合框架的实用设计方法,主要从以下几个方面进行了研究: 在广泛分析研究国内外现行半刚性连接组合节点连接受力机理的基础上,综合了各种连接的初始刚度、弯矩承载能力及转动能力的计算公式,同时还介绍了影响各种连接特性的主要因素。通过等效梁方法分析了半刚性连接组合梁框架组合梁的等效刚度及考虑节点影响后框架的自振特性。 在充分了解半刚性连接组合梁框架各组件特性的基础上,通过引入反映连接刚度的端部约束系数,考虑半刚性连接的特性修正刚接框架的结构刚度矩阵和杆件固端力。提出了正常使用极限状态下半刚性连接组合梁框架在水平荷载作用下侧移的简化计算方法。 提出了在水平荷载作用下半刚性连接组合梁框架的具体的塑性方法来分析水平荷载作用下半刚性连接组合框架极限承载能力状态的内力。研究表明,在极限承载能力状态,需要考虑节点的弯矩承载能力和延性:塑性分析方法不需要进行结构整体分析,结构分析的工作量极大降低,且能给出较为准确的分析结果。 在理论分析的基础上,首次在国内进行了一个两层两跨的足尺平端板半刚性连接组合节点框架在水平荷载作用下的单调加载试验研究。通过试验考察了半刚性连接组合梁框架在水平荷载作用下的弹塑性性能;了解了结构在正常使用极限状态下的变形特性及在承载能力极限状态下的破坏形态及塑性铰出现的顺序;利用程序和简化的计算方法了框架的变形及受力性能。计算结果与试验结果相比,均吻合较好。 给出了较简单实用的半刚性连接组合框架的设计步骤。对相同条件下不同结构形式的框架作了经济评价,研究表明半刚性连接组合框架具有良好的经济性和推广应用价值。


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