半刚性连接钢框架二阶内力和位移的简化计算

框架中梁柱连接大多介于完全刚接与理想铰接之间,即半刚性连接。提出了半刚性连接钢框架二阶内力与位移的简化计算方法。在计算内力时用弯矩放大法,连接的影响通过将梁的抗弯刚度乘以修正系数来考虑;计算位移时用D值法,连接的影响通过将梁的抗弯刚度转化为等效刚度来考虑。算例表明,在计算中应充分考虑半刚性连接的影响。     

半刚性连接钢框架二阶内力和位移的简化计算

框架中梁柱连接大多介于完全刚接与理想铰接之间,即半刚性连接.提出了半刚性连接钢框架二阶内力与位移的简化计算方法.在计算内力时用弯矩放大法,连接的影响通过将梁的抗弯刚度乘以修正系数来考虑;计算位移时用D值法,连接的影响通过将梁的抗弯刚度转化为等效刚度来考虑.算例表明,在计算中应充分考虑半刚性连接的影响.     

波折腹板钢梁柱弱轴半刚性连接性能研究

为研究波折腹板钢梁柱弱轴半刚性连接的性能,采用有限元软件ANSYS建立三维实体有限元模型,对连接进行加载模拟,得到弯矩-转角曲线、最大荷载时的节点区位移和von Mises应力云图、端板及节点附近柱腹板应变和变形,分析连接的受力性能。讨论了梁腹板高度、端板厚度和螺栓直径对弯矩-转角曲线的影响。研究结果表明:与梁受拉翼缘连接处的端板及与节点区域柱上加劲肋附近的腹板变形是梁柱产生相对转动的主要因素;梁腹板高度对连接的初始转动刚度及抗弯承载力有显著的影响;当板厚度与螺栓直径较小时,端板厚度与螺栓直径的变化对节点连接性能有较大的影响;随着外荷载的增加,弯矩-转角曲线由线性特征转为非线性。     

节点轴向刚度对圆柱面巨型网格结构静力性能的影响研究

分别利用弹簧单元和大面积梁单元模拟节点轴向刚度和节点域,建立轴向半刚性节点结构的数值分析模型,考虑几何非线性和初始缺陷的影响,进行承载全过程跟踪分析,研究节点轴向刚度对结构静力稳定性、内力和位移的影响。结果表明:轴向刚度对结构影响较大,随着轴向刚度增大,稳定承载力随之增大,杆件内力分布趋于均匀,结构位移减小。进而研究了常用焊接球轴向半刚性节点结构的静力性能。结果显示:考虑实际节点轴向刚度后,稳定极限承载力比节点轴向刚性最大降低30.4%,最大挠度增大16.9%,可见节点刚接或是铰接则过高估计了结构的性能,但经计算发现轴向半刚性节点结构仍然满足设计要求。     

双腹板顶底角钢半刚性节点的滞回性能研究

运用非线性有限元软件ABAQUS,系统研究钢框架双腹板顶底角钢半刚性节点的滞回性能。在考虑材料非线性、几何非线性和接触非线性的基础上,对该半刚性节点进行位移控制的循环加载。并重点研究连接摩擦系数、角钢长度、角钢厚度、螺栓级别和直径、螺栓排列方式、螺栓预应力及钢材等级对节点承载力和滞回性能的影响。有限元分析结果表明:钢框架双腹板顶底角钢半刚性节点在循环荷载作用下具有良好的延性;角钢厚度、螺栓级别、直径和螺栓排列方式对节点的承载力和耗能性能影响明显,增大螺栓预应力,节点延性下降;钢材等级对节点滞回性能影响不明显。     

波折腹板钢梁柱半刚性外伸端板连接节点滞回性能研究

为研究波折腹板钢梁柱半刚性外伸端板连接节点的滞回性能,采用ANSYS有限元软件,对半刚性外伸端板连接节点施加循环荷载,得到其弯矩-转角滞回曲线,分析节点的受力特性和延性系数;分别调整梁腹板高度和厚度,分析其对弯矩-转角滞回曲线的影响。结果表明:随着荷载的增大,残余变形的累加,节点承载力和刚度逐渐降低,弯矩-转角滞回曲线由线性特征转变为非线性特征;梁腹板高度和梁腹板厚度对节点的延性系数和滞回性能影响显著。     

基于ANSYS的钢框架梁柱四角钢连接有限元分析

运用ANSYS对梁、柱四角钢的半刚性连接进行了有限元分析,得到了此类连接在单调加载下的应力、应力分布以及破坏形式。在分析中考虑了几何非线性、材料非线性和状态非线性的影响。有限元分析考虑了柱翼缘厚度、柱腹板厚度、顶底角钢厚度、腹板角钢厚度、梁高度和螺栓直径的影响,并进行了循环荷载分析,得出了此种连接的弯矩-转角曲线及相应的刚度退化曲线。     

节点刚度对外伸端板连接钢框架结构抗连续倒塌性能的影响研究

为研究节点刚度对外伸端板连接钢框架结构抗连续倒塌性能的影响,本文利用ANSYS14.0建立两个6层平面钢框架的有限元模型,梁柱节点分别为刚性节点和半刚性节点,半刚性节点利用非线性弹簧单元Combin 39单元进行模拟。考虑材料非线性及几何非线性,采用备用荷载路径法对其进行非线性静力分析(采用Pushdown analysis)及非线性动力分析。结果表明:柱破坏时,与刚性节点平面钢框架相比,半刚性节点平面钢框架的塑性铰出现较晚,失效点竖向位移增大,结构的竖向承载能力降低,更易发生倒塌破坏,因此,进行外伸端板连接钢框架结构的抗连续倒塌分析时应考虑节点刚度的影响,否则会高估其抗倒塌能力,带来偏不安全的结果。     

梁-柱及柱脚均为半刚接的钢框架计算分析

针对梁-柱及柱脚均为半刚性连接钢框架进行研究,采用了考虑连接的柔性以及构件的几何非线性影响的非线性分析方法来分析和设计半刚性钢框架,给出了该种钢框架非线性分析需用的3种单元类型：考虑几何非线性的平面框架单元-梁柱单元;考虑梁端节点柔性的平面框架单元-半刚性连接梁单元;考虑底层柱脚柔性和几何非线性的底层柱单元-半刚性柱脚梁柱单元。写出了每种单元的单元刚度矩阵以及叙述了利用经典矩阵位移法进行框架整体分析的程序。引进柱脚半刚性进行钢框架非线性分析,即考虑梁柱、柱脚连接半刚性和几何非线性的整体框架分析,必然会使钢框架受力与实际状态更相符,使结构设计更合理,使框架结构的优化设计更完善、更经济。     

主次梁螺栓连接节点抗弯性能研究

本文对两个主次梁螺栓连接节点试件进行了抗弯试验,考虑了连接螺栓直径对连接节点性能的影响,分析了连接节点的破坏特点、抗弯承载力和刚度。研究表明,连接节点进入屈服时的弯矩试验值明显小于钢梁边缘屈服的弯矩理论计算值,连接节点的最终破坏模式为主梁加劲板螺栓孔受剪破坏,且减小螺栓直径的规格及相应螺栓孔直径,节点的弹性抗弯刚度提高。根据EC3规范,连接节点的抗弯刚度达不到刚接,在计算中只能视为铰接节点,研究成果将为主次梁螺栓连接节点的设计及施工提供依据。     

上下翼缘角钢半刚性连接性能的图表分析法

半刚性连接是目前高层钢结构建筑中常用的一种梁柱连接形式。采用三参数幂函数模型确定连接的弯矩—转角关系,推导上下翼缘角钢梁柱半刚性连接的初始刚度公式和极限弯矩公式。通过一系列的图表对影响上下翼缘角钢半刚性连接节点的初始刚度和极限抗弯承载力的主要因素进行理论分析,与试验结果吻合较好,为半刚性连接节点的分析设计提供参考。     

上下翼缘角钢半刚性连接性能的图表分析法

半刚性连接是目前高层钢结构建筑中常用的一种梁柱连接形式.采用三参数幂函数模型确定连接的弯矩-转角关系,推导上下翼缘角钢梁柱半刚性连接的初始刚度公式和极限弯矩公式.通过一系列的图表对影响上下翼缘角钢半刚性连接节点的初始刚度和极限抗弯承载力的主要因素进行理论分析,与试验结果吻合较好,为半刚性连接节点的分析设计提供参考.     

圆钢管混凝土柱环梁节点刚性分析

节点刚度对结构内力分布和变形形态有重要影响。为了研究圆钢管混凝土柱环梁节点的刚性,借助ANSYS软件建立多组圆钢管混凝土柱环梁节点实体有限元模型进行计算,验证环梁节点的半刚性特性,研究环梁高度、环梁宽度、钢管直径、环梁配筋量和环梁混凝土强度对环梁节点刚度的影响规律,并进一步推导环梁节点简化的初始刚度理论计算公式。研究结果表明:环梁节点具有半刚性特性;增大环梁高度、环梁配筋量和框架梁宽度将提高环梁的刚性,增大环梁宽度和钢管直径将减小环梁刚性。     

钢-混凝土预制混合梁框架抗侧刚度等效计算及精度分析

随着装配式建筑发展中新型建造体系和建造技术不断创新,预制构件连接节点的半刚性特性逐渐引起国内外学者的关注。通过单层单跨的预制混合梁框架抗侧刚度给出了削减系数与半刚性折减系数的计算式,提出了在水平荷载作用下多层多跨预制混合梁框架侧移量的等效计算方法。采用有限元分析软件ABAQUS建立了模型进行分析,对比分析了预制混合梁框架有限元模型与等效均质梁框架模型计算结果。结果表明：在水平荷载作用下,利用削减系数与半刚性折减系数建立的等效均质梁框架与预制混合梁框架结果吻合较好,等效计算方法具有较高的准确性。当框架节点转动刚度偏小时,预制混合梁框架与均质混凝土梁框架水平位移相差相对较小;随着框架节点转动刚度增大,水平位移差异逐渐增大。     

半刚性连接侧倾钢框架的极限荷载

钢框架中梁柱连接的约束条件大多介于完全刚接和理想铰接之间,即半刚性连接。半刚性连接增大了节点的柔性,并且加大了框架结构的水平位移。本文以半刚性连接的单跨侧倾钢架为例,用螺旋弹簧模拟半刚性连接节点的刚度,通过引入柱的线刚度与半刚性节点刚度比u,在弹性阶段,推导了其极限荷载,并与刚性连接节点的极限荷载作了比较。推导出折减系数I,可用于计算半刚性连接钢框架的极限荷载。研究表明,节点刚度减小,对钢架的极限荷载产生了较大的不利影响。因此,笔者建议在设计侧倾钢架时,应考虑节点半刚性的影响。     

火灾中半刚性钢梁-柱抗弯连接的刚度估算

对火灾中半刚性钢梁-柱抗弯连接的刚度估算法进行了研究。利用有限元软件ANSYS对其进行分析。研究了部分参数,如材料特性和几何条件等对刚度的影响。提出了用于H形梁和H形柱的半刚性钢梁-柱抗弯连接,在恒温下竖向梁荷载逐渐增加时的刚度计算公式,并通过ANSYS分析对其进行了验证。利用公式计算的恒载作用下温度升高时钢梁-柱连接的刚度是偏于保守的。     

高温下钢管混凝土结构节点的简化计算方法

本文在建立了高温下钢管混凝土柱一钢梁外加强环节点有限元分析模型的基础上,分析了在不同恒高温下环板宽度、钢管厚度、钢梁翼缘宽度和厚度、梁高等参数对节点抗弯承载力和初始刚度的影响.在此基础上建议了高温下节点抗弯承载力和初始刚度的简化计算方法,并用欧洲规范EC3的连接分类方法对高温下节点刚性进行了分析.     

波纹腹板H型钢梁柱半刚性外伸端板连接性能研究

为研究波纹腹板H型钢梁柱半刚性外伸端板连接的性能,采用有限元软件ANSYS,对外伸端板连接进行单向静力加载模拟,得到弯矩-转角曲线和端板应力云图,分析连接受力特性;分别调整端板厚度和梁腹板高厚比,分析其对弯矩-转角曲线的影响。结果表明:随着弯矩的增加,弯矩-转角曲线由线性特征转变为非线性特征,连接刚度逐渐降低;端板厚度和梁腹板高厚比对连接的初始刚度及抗弯承载力均有显著的影响。     

半刚性连接钢框架的二阶弹性稳定分析

应用转动弹簧及Kish-Chen三参数模型来模拟梁柱的半刚性连接的力学性能,采用梁两端附带零长度转动弹簧的通用半刚性连接梁单元模型,根据梁柱法通过平衡微分方程及稳定函数推导了考虑二阶效应、节点半刚性影响的梁单元刚度方程及单元刚度矩阵,应用修正的Newton-Raphson迭代法,建立了平面钢框架二阶弹性稳定分析的计算格式,最后通过典型算例分析了梁柱连接节点的半刚性及二阶效应对钢框架稳定性能的影响。     

基于位移反分析理论的扣件式钢管支架节点刚度整架试验研究

扣件式钢管支架节点扣件螺栓连接是一种典型的半刚性连接,扣件螺栓连接节点刚度大小与扣件螺栓拧紧力矩的大小有直接关系。基于目标参数位移测量反分析理论,区别于常规的单个扣件节点抗弯刚度试验,设计了新型整架抗侧移试验。试验得出支架结构节点侧移与架体顶部水平力大小之间的关系。建立试验架体有限元分析模型,结合试验测量数据,对支架结构节点刚度进行反分析计算,得出了考虑整架搭设构造因素的节点转动刚度系数,可为整架极限承载力计算分析提供可靠的关键力学性能参数。