钢框架-混凝土剪力墙混合结构的基本自振周期计算

分析了考虑钢梁与钢柱半刚性连接时钢框架-混凝土剪力墙混合结构的基本自振周期的计算,并与不考虑半刚性的钢框架-混凝土剪力墙混合结构体系做比较.分析考虑了钢框架部分节点的半刚性连接,推导了钢框架-混凝土剪力墙混合结构中钢框架部分的层抗侧移刚度,从而得到结构的基本自振周期.算例分析表明,考虑半刚性连接对结构的抗震有利.     

有侧移半刚性连接钢框架柱的计算长度系数

利用三层柱的框架结构计算模型,引入梁柱线刚度比修正系数,采用螺旋弹簧模拟横梁对柱子的约束弯矩及节点连接的半刚性,考虑连接的非线性弯矩—转角关系,建立梁柱有侧移半刚性连接转角位移方程,推导了有侧移半刚性钢框架柱计算长度系数的公式,本文推导的半刚性连接柱的计算长度系数公式与《钢结构设计规范》(GB50017-2003)中的刚性钢框架柱的计算长度系数形式相同。研究结果表明:有侧移半刚性连接钢框架柱的计算长度系数比刚性连接的钢框架柱的计算长度系数增大6%~14%左右,故在半刚性连接的钢框架柱的稳定和分析中,应考虑梁柱节点的半刚性连接对钢框架稳定性产生的影响。本文引入的梁柱线刚度比修正系数物理意义明确,计算方法简捷方便,便于工程推广。     

Y型偏心支撑半刚性连接钢框架动力性能研究

Y型偏心支撑既能提供足够的弹性刚度,又能使结构具有很好的抗震性能;半刚性节点对钢框架结构的性能影响很大,在进行钢框架结构设计时必须要考虑半刚性的影响。将Y型偏心支撑与半刚性连接结合起来的结构形式是一种新型抗震结构体系。运用结构通用有限元软件MIDAS GEN建立不同连接刚度的半刚性连接Y型偏心支撑钢框架模型。并对其进行模态分析、多遇地震下和罕遇地震下的时程分析,得到各不同连接刚度Y型偏心支撑钢框架的自振周期、层间位移、层间位移角及顶点时程位移曲线。通过对比分析可知,半刚性连接对Y型偏心支撑钢框架的抗侧刚度有很大影响,半刚性连接可以很好地改善结构的抗震性能。Y型偏心支撑与半刚性节点都可以提高结构的抗震性能,两者相结合的结构形式有很好的应用前景。     

半刚性钢框架结构分析与性能研究

推导了考虑连接柔性和几何非线性的局部坐标下的单元刚度矩阵,并对半刚性连接单元的固端力进行了修正;采用增量加载法中的修正Newton-Raphson法,给出了考虑连接柔性、框架的几何非线性和单元内力与连接之间耦合效应的半刚性钢框架结构分析计算机流程。采用Frye和Morris的奇次方多项式模型来模拟连接的M-θ曲线。最后根据算例对有侧移和无侧移半刚性钢框架的性能做了初步的探讨,结果表明:1)半刚性连接会明显加大有侧移钢框架的侧向位移和结构的二阶效应;2)半刚接对梁柱的轴力和剪力影响都不大,但对梁柱的弯矩影响则较大,半刚性连接会减小无侧移钢框架的柱脚弯矩而增大有侧移钢框架的柱脚弯矩,但无论是无侧移还是有侧移钢框架,半刚性连接都会增大梁的跨中弯矩;3)当连接转动刚度Rk在1.0×108~1.0×1011(N.mm/rad,以下同)之间时,连接呈现出较为明显的半刚性特性,而当Rk<1.0×108或Rk>1.0×1011时,连接的半刚性特性并不明显,可直接将其看作铰接或刚接以简化计算。     

半刚接钢框架柱的稳定分析方法

根据钢框架稳定设计中柱子计算长度的概念,研究了钢框架中梁柱节点半刚性连接柱的计算长度系数取值问题,采用螺旋弹簧模拟梁柱节点连接的半刚性,考虑了梁柱间的相对转角关系,通过引入梁柱线刚度比修正系数的计算方法,推导了有侧移和无侧移半刚接钢框架柱计算长度系数的修正公式。研究结果表明:受节点半刚性影响,半刚接钢框架柱的计算长度系数比按刚接考虑的计算长度系数要大,约增大2%～6%;框架柱除底层外,其上下两端与横梁的连接基本是半刚接的形式,按横梁有侧移考虑,柱的计算长度系数比柱两端按刚性节点计算出的计算长度系数值增大了4%左右。由此可见,在钢框架的稳定分析和设计中,应考虑由于梁柱节点采用半刚接的连接形式,对框架柱的稳定性产生的不利影响。     

半刚性连接无支撑组合框架的简单分析方法

为了考虑半刚性梁-柱连接的影响,对用于计算传统的无支撑的纯钢框架横向力分析的Muto方法进行了修正。运用第一定理,采用修正的Muto方法建立了这种钢框架层间位移的计算公式。通过比较精密的有限元程序计算出的结果可以看出,该方法给出了有侧移的半刚性连接纯钢框架比较精确的内力和层间位移的估计值。为了进行无支撑组合钢框架的手工分析,对修正后的Muto方法做了进一步改进,即用改良的等价的梁刚度来计算弯曲和下沉较大区域的梁刚度的变化。通过对半刚性连接无支撑组合框架严格的有限元分析,验证了这种简化分析方法的精确性。最后进行了参数研究,量化了半刚性连接对无支撑组合框架在侧向荷载作用下层间位移的影响。     

半刚接钢框架稳定分析中柱的计算长度取值研究

根据钢框架稳定设计中柱子计算长度的概念 ,研究了钢框架中梁柱节点半刚接柱的计算长度系数取值问题 ,采用螺旋弹簧模拟梁柱节点连接的半刚性 ,考虑了梁柱间的相对转角关系 ,通过引入梁柱线刚度比修正系数的计算方法 ,推导了有侧移和无侧移半刚接钢框架柱计算长度系数的修正公式 .研究结果表明 :受节点半刚性影响 ,半刚接钢框架柱的计算长度系数比按刚接考虑的计算长度系数增大 ,增大范围约在 6 %～ 9%左右 ;框架柱除底层外 ,其上下两端与横梁的连接基本是半刚接的形式 ,按横梁有侧移考虑 ,柱的计算长度系数比柱两端按照刚性节点计算出的计算长度系数值增大了 9%左右 .由此可见在钢框架的稳定分析和设计中 ,应考虑梁柱节点采用半刚接的连接形式对框架柱的稳定性产生的不利影响     

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。     

半刚接钢框架柱稳定承载力研究

通过引入线刚度修正系数来考虑连接的非线性,采用变刚度螺旋弹簧单元模拟半刚性节点的特性,给出了考虑连接节点刚度影响的无侧移、有侧移钢框架柱的计算长度系数公式,讨论了半刚性连接对框架稳定承载力的影响。研究结果表明:节点刚度对纯框架柱计算长度系数有显著的影响。在无侧移情况下,有限元分析结果与理论计算值吻合较好;在有侧移情况下,节点连接的有效刚度与作用在框架梁上的荷载大小及形式等有关,准确确定有效刚度比较复杂,理论计算与有限元分析结果相差较大,理论解偏于保守。     

钢框架-混凝土剪力墙混合结构的简化计算方法

提出了钢框架——混凝土剪力墙混合结构体系的一种基于连续化方法的简化计算方法，该方法考虑了这种结构中钢框架部分的受力和变形特点，即节点柔性连接(或称半刚性连接)，在本方法中同时也可考虑梁柱二阶效应的影响。明确了在进行钢框架——混凝土剪力墙混合结构的计算分析时，应考虑节点柔性连接和梁柱效应。推导了考虑节点柔性连接和梁柱效应时，钢框架——混凝土剪力墙混合结构中钢框架部分的层间抗侧刚度。该方法物理概念清楚，计算简便，可供设计人员参考。     

钢-混凝土组合框架柱的稳定设计方法

针对钢-混凝土组合框架的特点,利用考虑滑移影响的组合梁等效刚度计算方法,考虑组合楼盖的组合效应、组合梁与柱的实际约束程度以及节点的半刚性连接特征等因素,推导出有侧移和无侧移半刚性组合框架柱组合梁的刚度修正系数,提出了有侧移及无侧移组合框架柱的稳定设计方法.算例分析结果表明,该设计方法有效地利用了组合效应和节点的延性,具有较好的经济效益.     

半刚性梁柱节点连接钢框架柱的计算长度取值初探

本文给出了具有半刚性梁柱节点连接框架梁的弯矩转角位移方程。按此方程导出了无侧移框架和有侧移框架柱的计算长度取值方法。该方法与我国规范规定的计算长度取值协调一致,不过考虑半刚性连接时要对横梁的约束刚度进行适当的修正。     

连接的半刚性对钢框架结构动力性能的影响

用两端带转动弹簧的杆单元代替一般的杆单元,提出了一种新的平面杆系钢结构动力分析计算模型。通过对杆单元的转角位移方程进行修正,推导了这种计算模型的结构刚度矩阵,提出了钢框架结构弯剪型层模型考虑杆端转角后的结构侧移刚度计算方法,分析了连接的半刚性对钢框架结构动力性能的影响。算例结果表明：连接的半刚性对结构动力性能的影响非常大,不容忽视。     

无侧移半刚性连接箱式模块化框架的稳定分析

基于《钢结构设计规范》（GB 50017—2003）,利用三柱子框架模型推导了无侧移半刚性连接箱式模块化框架柱计算长度系数方程,给出了基于分析假定的柱计算长度系数理论解,提出了针对无侧移半刚性连接箱式模块化框架柱计算长度系数的实用计算公式;通过对比理论计算结果和有限元分析结果,验证了实用计算公式的精确性与适用性;研究了无侧移半刚性连接箱式模块化框架柱计算长度系数的各影响因素。结果表明:柱计算长度系数除了受到半刚性节点刚度变化的影响外,还受到上下相邻模块框架梁对框架柱约束系数比值的影响;当上下相邻模块框架梁对框架柱约束系数的比值均为1时,柱计算长度系数不随节点刚度变化而变化。     

采用钢梁翼缘对接栓焊节点的钢框架动力响应分析

基于一种新型钢框架连接节点——钢梁现场翼缘对接栓焊节点的半刚性性能,对其连接的钢框架进行非线性动力时程分析,探讨采用此新型节点的钢框架的动力特性。在计算模型中将栓焊节点简化为弹簧单元,采用有限元软件ANSYS研究连接刚度及不同地震波对钢框架模态、层间位移角、加速度、层间剪力等的影响,并与采用普通焊接节点的钢框架的动力性能进行对比分析。结果表明,采用此新型节点的钢框架的结构侧移值较焊接钢框架有所增加,但基底剪力值降低60.6%,层间剪力减小2~3倍。新型节点初始转动刚度小于普通焊接节点,因此钢框架的基本自振周期明显增大。综合分析结果,此新型节点是一种力学性能良好的节点,其连接的钢框架体系符合抗震要求,可应用于地震区域。     

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。     

有侧移失稳半刚接钢框架柱的计算长度系数研究

本文按照梁有侧移失稳形式,采用螺旋弹簧模拟节点的半刚性,考虑了节点半刚性及柱两侧节点刚度不同时的相互影响,引入了连接相对柔度u和梁柱相对转角的分配系数α,得到了横梁线刚度修正系数β的计算公式,进而得到了半刚接钢框架柱的计算长度系数公式。由于考虑了柱子两侧节点刚度不同时的相互支援,柱的计算长度系数有所减小。柱子两侧半刚性节点刚度差值愈大,计算长度系数减小幅度愈大。因此,建议在计算半刚性连接框架时,尤其当柱子两侧半刚性节点刚度差值较大时,应按照本文提出的公式进行计算,将获得更精确的解。     

无侧移失稳半刚接钢框架柱计算长度系数研究

按照梁无侧移失稳形式,采用螺旋弹簧模拟节点的半刚性,考虑了节点半刚性及柱两侧节点刚度不同时的相互影响,引入了连接相对柔度u和梁柱相对转角的分配系数α,得到了横梁线刚度修正系数β的计算公式,进而得到了半刚接钢框架柱的计算长度系数公式。     

半刚性连接钢框架水平侧移的简化计算

以一榀半刚性钢框架模型为例,在某些假定条件下,导出了其在水平荷载作用下的弹性侧移公式,并与刚性钢框架在水平荷载作用下的侧移公式进行比较,引入框架梁名义线刚度的概念,提出了在半刚性钢框架设计中采用框架梁名义线刚度来考虑连接初始刚度对框架水平侧移的影响.     

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.