钢结构半刚性端板连接弯矩-转角曲线简化计算方法

结合已有研究成果及国外规范的建议,对应用于多层钢框架中的半刚性端板连接梁柱节点提出了标准构造建议,并针对此类端板连接提出了相应的弯矩—转角(M-φ)曲线形式及简化计算方法。通过将计算结果与相关试验结果对比,证明了该方法能够较好地计算端板连接的弯矩—转角(M-φ)全曲线,特别是能够非常准确地计算端板连接在节点弯矩小于节点抗弯承载力设计值时的节点转角,从而能够很好地满足结构设计的要求;且该方法计算过程简单,可操作性较强,方便实际应用,为我国钢结构设计规范关于半刚性端板连接的设计计算方法提供了有益补充。     

端板连接半刚性节点对多层钢框架设计的影响

我国目前将端板连接按刚性节点进行设计,主要用在单层门式刚架结构中,对多层钢框架由于缺乏计算理论和方法,与实际情况相差很大,特别是对抗震性能的影响很大.针对端板连接节点,采用有限元分析的方法,利用试验和有限元计算得到的节点刚度转角曲线,将半刚性端板连接节点视为弹簧单元,通过通用有限元软件Ansys建立有限元模型进行计算分析.对比了将端板连接视为刚性和半刚性两种情况下钢框架的内力和变形,在钢框架分析和设计中,应考虑半刚性节点的影响.并给出一些在设计时考虑节点刚度的建议,希望能够对实际工程设计有所助益.     

端板连接半刚性节点对多层框架设计的影响分析

在对钢结构进行设计的过程中,传统的设计方法是将端板连接按照刚性节点进行设计,且这种设计方法也多被应用在单层门式刚架结构的设计之中,在对于多层钢框架结构进行设计的过程中,如果再将端板连接视为刚性节点,往往不能有效地满足要求,尤其是对于多层钢框架结构的抗震性能会造成重要的影响。将端板连接视为半刚性节点来进行设计,更加有利于多层钢框架结构的设计,因此主要就探讨了端板连接半刚性节点对多层框架设计的影响,以期能够为多层框架结构的设计提供相应的参考。     

钢结构半刚性端板连接的设计方法与应用

针对我国多层钢框架结构中已开始采用半刚性节点而规范尚无相关规定的现状 ,介绍了半刚性连接的特性和国外常用半刚性端板连接的设计方法 ,分析总结了目前半刚性连接的研究和应用中存在的问题     

钢结构半刚性端板连接梁柱节点抗震性能分析

为了研究多层钢框架半刚性梁柱端板连接的抗震性能,利用大型有限元软件ANSYS,在验证有限元程序有效性的基础上,考虑几何非线性、材料非线性和状态非线性对两组不同构造的端板连接进行了单调和循环荷载作用下的有限元计算,分析了端板高度、螺栓排列、螺栓直径等因素对梁柱节点滞回性能的影响及节点承载力、初始转动刚度、极限转动能力、耗能能力和延性的影响。有限元计算结果表明,设计合理的两端外伸式半刚性端板连接具有良好的延性和耗能能力,可以应用于多层抗震钢框架中。     

钢结构半刚性端板连接梁柱节点抗震性能分析

为了研究多层钢框架半刚性梁柱端板连接的抗震性能,利用大型有限元软件ANSYS,在验证有限元程序有效性的基础上,考虑几何非线性、材料非线性和状态非线性对两组不同构造的端板连接进行了单调和循环荷载作用下的有限元计算,分析了端板高度、螺栓排列、螺栓直径等因素对梁柱节点滞回性能的影响及节点承载力、初始转动刚度、极限转动能力、耗能能力和延性的影响.有限元计算结果表明,设计合理的两端外伸式半刚性端板连接具有良好的延性和耗能能力,可以应用于多层抗震钢框架中.     

多层钢框架半刚性端板连接的循环荷载试验研究

为研究多层钢框架半刚性梁柱端板连接的抗震性能,对8个不同构造端板连接足尺试件进行了循环荷载试验研究, 分析了端板厚度、螺栓直径、端板外伸加劲肋、柱腹板加劲肋、平齐式和外伸式等因素对节点承载力、转动刚度、极限转动 能力、耗能能力、延性和极限破坏状态的影响。试验结果表明,半刚性梁柱端板连接具有良好的延性和耗能能力,可以应用 于多层抗震钢框架中。根据试验结果及相关分析,提出了多层抗震钢框架中端板连接的标准构造为:两端外伸,设置柱腹 板加劲肋和三角形端板加劲肋,柱翼缘在端板外伸边缘上下各100mm范围内局部加厚,厚度与端板厚度相同。对提高端 板连接节点的抗震性能提出了宜采用大直径螺栓、中等厚度端板的设计建议。本文还在"强节点,弱构件"抗震设计一般原 则的基础上提出了"强连接,弱板件"的端板连接抗震设计概念。     

浅谈半刚性端板连接的撬力研究

对钢结构半刚性端板连接——外伸端板高强螺栓节点连接的计算方法进行了探讨,重点介绍了目前国内外对端板连接中关于撬力影响的研究情况,了解了外伸端板螺栓连接设计的一种实用计算方法。     

节点刚度对多层钢框架静力性能的影响分析

由于缺乏计算理论和方法,大多数半刚性节点按刚性节点进行设计,与实际情况相差很大.介绍了实际工程中多层钢框架结构经常采用的半刚性连接形式;采用有限元分析的方法,将半刚性连接节点视为弹簧单元;通过通用有限元软件Ansys建立有限元模型进行计算分析,研究了节点刚度对多层钢框架结构变形和内力的影响.计算结果表明,采用了半刚性连接的钢框架结构,相对于理想刚接的情况,结构的内力和变形都有很大变化.在钢框架分析和设计中,应考虑半刚性节点的影响.     

钢柱弱轴外伸端板连接静力试验与钢框架抗震性能

为丰富弱轴半刚性连接刚度数据库、研究端板连接节点刚度对钢框架结构抗震性能的影响规律,进行了弱轴端板连接节点的半刚性性能试验研究,得到了连接节点的弯矩-转角关系曲线,并借助有限元分析软件SAP2000对空间钢框架结构进行了抗震性能分析,得到了4个空间结构模型在多遇地震和罕遇地震下的结构时程位移曲线和层间位移角。研究表明:弱轴外伸端板连接节点刚度约为相同尺寸节点强轴方向的30%,节点变形能力较强,具有良好的耗能能力;节点刚度对结构的前三阶周期尤其是基本周期影响很大;端板连接钢框架在小震、大震下层间位移角均能满足规范要求且具有良好的抗震性能和抗连续倒塌能力。     

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。     

特高压输电塔半刚性连接K形节点受力性能研究

基于螺栓受剪半刚性K形节点理论分析及有限元模型提出一种适用于此类节点的计算模型和计算方法。该方法能够较好地分析半刚性连接K形节点转动变形的组成,包括主角钢剪切变形、螺栓剪切变形、螺栓孔的变形。考虑主角钢受剪、螺栓受剪、孔壁变形对节点转动刚度的影响,从而得到节点弯矩-剪切转角(M-s)和弯矩-转角(M-)曲线。通过试验验证了该计算方法的适用性。提出的半刚性连接K形节点弯矩-转角建议计算方法量化了主角钢肢宽、肢厚、螺栓直径、节点板厚度对转动刚度的影响,但未考虑主角钢两肢边相互影响。建议计算方法也可为我国输电塔结构设计规范关于节点转动变形的具体设计提供参考。Kishi-Chen的三参数幂函数模型适用于对此类节点弯矩-转角计算,输电塔结构中此类节点的形状系数取值大致在1.5~2.2之间。     

多高层钢框架梁柱半刚性连接性能

对多高层钢结构框架梁柱半刚性连接的形式之一——外伸端板高强螺栓节点连接的受力性能及设计方法进行了介绍和分析,认为初始连接刚度仅与节点的构造形式有关,并总结了梁外伸端板厚度的计算方法.     

各国半刚性梁柱节点端板厚度计算方法的比较

对半刚性钢框架梁柱连接的常见形式———外伸端板高强螺栓节点端板厚度的计算方法进行了探讨 ,比较了各国算法的优缺点 ,提出了螺栓分布位置对端板厚度的影响     

半刚性端板连接多层钢框架地震反应的弹性时程分析

由于缺乏计算理论和方法,大多数半刚性节点按刚性节点进行设计,与实际情况相差很大.本文采用有限元分析的方法,将半刚性连接节点视为弹簧单元,通过通用有限元软件ANSYS建立有限元模型进行时程计算分析,研究了节点刚度对多层钢框架结构抗震性能的影响.计算结果表明,采用了半刚性连接的钢框架结构,相对于理想刚接的情况,结构的自振周期和振型都有很大变化,在地震作用下结构的底部剪力明显减小,动力响应变化很大.在钢框架分析和设计中,应考虑半刚性节点的影响.     

端板连接节点对门式刚架整体性能的影响分析

传统钢结构设计中将高强螺栓端板连接作为刚性节点,而实际情况下这种连接形式与计算结果有差异.采用有限元方法针对8种不同计算跨度的轻型门式刚架建立了三维整体有限元模型,分析了高强螺栓端板连接的节点刚度对门式刚架内力和位移的影响.计算结果表明,高强螺栓端板连接是一种半刚性连接形式,节点刚度对门式刚架整体结构的内力和变形将产生较大影响,在门式刚架的分析和设计中,应考虑节点半刚性的实际影响.     

Q690高强钢端板连接梁柱节点抗震性能试验研究

对3个齐平式端板螺栓连接节点试件进行低周反复荷载试验,其中1个为普通钢端板节点试件,另2个为Q690高强钢端板节点试件。通过改变端板和柱的尺寸与材料,得到普通钢与高强钢端板节点、刚性柱和非刚性柱节点的性能差别,并与欧洲规范EC3的计算结果进行对比。结果表明：Q690高强钢端板节点的受弯承载能力比Q345钢端板节点高30%,但因其端板弹性变形能力较强,易于导致螺栓破坏,因此,需提高螺栓的承载力以提高其延性;刚性柱节点的受弯承载能力与非刚性柱节点基本相同,但其转动能力、延性、耗能能力等抗震性能明显优于非刚性柱节点;EC3组件法普通钢节点承载能力的预测公式可直接用于高强钢端板节点,但转动刚度及破坏模式的预测方法并不适用于高强钢端板节点。     

门式刚架半刚性节点连接性能研究

门式刚架中普遍采用的端板类连接是典型的半刚性节点连接。采用转动弹簧模拟端板连接节点的半刚性,推导了半刚性连接在荷载作用下的内力计算式;讨论了半刚性连接对门式刚架内力的影响;对02SG518-1《门式刚架轻型房屋钢结构图集》给出的门式刚架横梁截面,通过数值计算,比较了其在半刚性连接和刚性连接时的内力。分析表明,半刚性门式刚架受连接柔性的影响,会使斜梁的杆端负弯矩减小,而跨中正弯矩相应增加,按刚性连接设计不符合实际受力情况,其结果将高估由梁端传到柱的负弯矩而低估梁的跨中正弯矩,门式刚架的半刚性连接对结构受力有明显影响,在分析和设计中,应考虑半刚性的影响。提出的方法计算工作量少,方便实用。     

多层抗震钢框架端板连接设计的若干问题

结合我国现行规范和国内外相关研究成果,对多层抗震钢框架中梁柱端板连接的构造和设计方法进行了分析和总结,通过与试验结果对比,证明该方法安全、合理、可靠,既可以保证节点的承载力,又可以保证节点的延性的耗能能力,为端板连接应用于多层抗震钠框架提供了设计依据．     

基于刚度和抗弯承载力需求的梁柱外伸端板连接优化设计

在现有的半刚性钢框架设计方法中,一般先假定梁柱半刚性连接的刚度,然后将假定的节点刚度代入框架中进行框架的整体计算,完成钢框架的梁柱设计后再进行梁柱节点的设计。梁柱半刚性节点的刚度和抗弯承载力同众多的节点构造变量相关,往往需要多次的试算才可以设计出满足假定刚度要求的节点,设计过程复杂,不利于在工程中的应用。据此,将节点刚度和抗弯承载力需求作为约束条件、节点成本最低作为目标,将外伸端板节点的设计问题转化为数学优化问题。采用组件法计算外伸端板节点的刚度和抗弯承载力,用增强精英保留遗传算法对优化问题进行求解。通过算例表明本文所采用的节点优化设计方法可以完成特定刚度和抗弯承载力需求的外伸端板节点的优化设计,优化结果表明了随着节点刚度需求的增大,节点刚度对框架的受力影响下降但节点的费用不断增加,因此有必要在半刚性钢框架整体设计中考虑节点刚度的合理设计。