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半刚性连接钢框架的变形研究

李庆福  
【摘要】:摘要:随着我国经济实力的增强和钢产量的增加,钢结构建筑在我国迅猛发展,从而对钢结构的设计也提出了新的要求。在传统的钢框架分析和设计中,一般将框架梁柱的连接假定为完全刚接或铰接,然而在实际当中,钢框架连接性能往往介于两者之间,呈半刚性连接。按照完全刚接则夸大了节点约束的作用,偏不安全;按理想铰接分析则忽略了节点约束的有利作用。因此,在钢框架的分析和设计时应充分考虑半刚性节点连接的影响。 本课题选择了半刚性节点对多层框架变形的影响进行研究,目的在于在一定范围内弄清半刚性节点的转动刚度与框架变形之间的关系,希望能对今后的半刚性框架的分析与计算提供一定的参考。 本文首先构造了四种半刚性节点连接形式并对节点进行了反复加载实验,根据实验数据做出了每个节点对应的弯矩——转角关系(M—θ),进而得到了每个节点的转动刚度。其次本文论述了考虑二阶效应的半刚性框架的分析方法,给出了梁端半刚性连接的单元刚度矩阵和含有几何刚度矩阵的梁柱单元刚度矩阵。最后,本文应用大型有限元软件ANSYS建立了等跨和不等跨两榀五层平面框架模型,并将实验得出的四个半刚性节点的转动刚度引入两榀框架中,分别对两榀框架进行了刚接和半刚接的变形分析,得出了节点半刚性对框架变形的影响规律。


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