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鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中基于連接單元法的半剛性鋼框架計(jì)算

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鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中基于連接單元法的半剛性鋼框架計(jì)算

發(fā)布日期:2015-04-03 作者: 點(diǎn)擊:

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中基于連接單元法的半剛性鋼框架計(jì)算 
      鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中通常采用兩種理想化的節(jié)點(diǎn)連接:完全剛性連接和理想鉸接。實(shí)際鋼框架梁柱的連接既非完全剛性連接,又非理想鉸接,而是介于兩者之間,即半剛性連接狀況;彎矩作用時(shí),能產(chǎn)生轉(zhuǎn)角,承受和傳遞一定的彎矩。理想化的假設(shè)雖使計(jì)算簡(jiǎn)化,但會(huì)導(dǎo)致鋼框架實(shí)際受力情況與設(shè)計(jì)不符。為了能較為準(zhǔn)確地分析鋼框架的實(shí)際受力和變形,必須在內(nèi)力分析中考慮連接的半剛性。目前多采用彈簧來(lái)模擬連接的柔性,將連接視為一點(diǎn),而連接單元法將半剛性連接抽象成為有限長(zhǎng)度的單元凝聚存框架梁上,通過(guò)修改梁的剛度矩陣,考慮梁柱節(jié)點(diǎn)的半剛性。本文采用連接單元法,探討具有半剛性節(jié)點(diǎn)的鋼框架內(nèi)力計(jì)算問(wèn)題。
1  半剛性連接的特性 
    節(jié)點(diǎn)的連接特性可以用M一臼關(guān)系來(lái)描述,M表示作用于連接的彎矩,咿表示構(gòu)件端部相互之間 
的角位移。圖1是幾種常見(jiàn)的鋼框架連接M一臼曲線“。由圖l可見(jiàn): 
    1)各種連接所示的M一臼曲線,均處在理想鉸接條件(水平軸)和傘剛性條件(垂直軸)之間,可見(jiàn),鋼框架梁柱連接的半剛性特征明顯。 
    2)在全部受荷范圍內(nèi),M一臼關(guān)系是非線性的。當(dāng)臼值較小(10%~15%的極限轉(zhuǎn)角)時(shí),連接的M一臼關(guān)系接近于線性關(guān)系。半剛性連接的非線性來(lái)自多種因素[2一,主要有:a.材料的非線性,連接材料的局部屈服,包括連接組合材料自身不連續(xù),連接組 
合中孔眼、螺栓之間的承壓接觸和應(yīng)變集中;b.幾何非線性,鋼框架受力變形后,產(chǎn)生的二階彎矩引起 
的鋼框架整體的幾何變化(P一△效應(yīng))。 
    對(duì)多層或高層鋼結(jié)構(gòu),剛性連接的柔性引起框架側(cè)移增加,導(dǎo)致梁柱的二階彎矩增大,二階彎矩對(duì)結(jié)構(gòu)的影響不容忽略,在鋼框架內(nèi)力分析時(shí),應(yīng)考慮連接半剛性引起的二階彎矩效應(yīng)和幾何非線性問(wèn). 


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