半刚接钢框架系统刚度的可靠性分析

将梯度优化法与有限元法相结合,探讨了隐式功能函数可靠度算法,通过算例对比分析半刚接与刚接钢框架系统刚度的主要失效模式,同时用PNET法探讨了节点转动刚度和P-Δ二阶效应对结构系统刚度可靠度的影响.结果表明,半刚接与刚接钢框架的系统刚度的主要失效模式基本一致,层间位移较大形成了结构系统刚度的主要失效模式;半刚性连接对结构系统刚度可靠度的影响较大,并且增大了P-Δ二阶效应的影响.     

梁柱节点刚度对无支撑钢框架性能的影响

采用有限单元法对不同层数及跨数的无支撑钢框架进行了单向和循环加载有限元分析与对比,研究了梁柱节点刚度大小对框架的抗侧刚度、屈服荷载、屈服位移、滞回性能、破坏模式等性能的影响。结果表明:随着节点转动刚度的逐渐降低,框架侧向刚度减小,侧移增大,框架柱脚很容易率先屈服,梁端很难形成塑性铰,导致结构耗能能力降低;节点刚度达到106kN.m/rad时,框架性能与理想刚接基本一致,可以看成刚性连接框架;节点刚度小于103kN.m/rad时,可以看成铰接框架;节点刚度介于103～106kN.m/rad时则属于半刚性连接框架,节点柔性对结构性能的影响不可忽略。     

节点半刚性对装配式框架的内力影响分析

通过螺旋弹簧模拟节点连接的半刚性,推导了在节点转动刚度K不同时的单元刚度矩阵,并建立了装配式框架在竖向荷载作用下内力计算方法。研究表明:在节点半刚性的影响下,梁端弯矩有所降低,而跨中弯矩增加;当梁的线刚度与节点相对刚度之比ψ0.033时,可按刚接计算框架内力;当ψ4.02时,可按梁柱铰接来计算;当0.033≤ψ≤4.02时,则需考虑节点半刚性对框架内力的影响。     

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．     

半刚性连接中T型钢节点形式研究综述

随着钢框架体系应用的愈加广泛,对其梁柱节点位置连接的不断研究表明,梁与柱之间的连接既非纯刚接又非纯铰接,而是强度介于两者之间的半刚性连接.本文就近10年来半刚性连接方式中的其中一种——T型钢连接形式的研究进行总结分析,以供借鉴.     

带可更换抗侧耗能装置的装配式钢框架结构静力性能研究

为实现钢框架结构震后损伤可快速修复的功能,基于损伤控制思想,提出一种带可更换抗侧耗能装置的装配式钢框架结构.利用ABAQUS有限元软件进行数值模拟分析,首先对该钢框架结构的受力机理开展研究,分析钢框架体系内力流传递路径,提出结构的合理失效顺序,建立相应失效准则;而后对该装配式钢框架结构与对应刚接框架及铰接框架进行对比分析;最后进行变参数分析,着重讨论该柱脚节点抗侧剪切件截面宽度、厚度及高度、节点板连系螺栓数量、柱脚横梁刚度及柱轴压比等参数对该装配式钢框架结构力学性能的影响.研究表明,合理设计的该装配式钢框架结构在屈服荷载及抗侧刚度两方面可以与对应刚接柱脚框架完全等效,且该新型钢框结构主体构件的应力分布优于对应刚接框架,可以将结构内的塑性损伤集中在翼缘连接盖板、抗侧耗能装置等易于更换的耗能元件上,使梁柱等主体构件基本处于弹性状态,具备震后可恢复功能.     

节点刚度对多层平面钢框架抗震性能的影响分析

工程中多层钢框架结构经常采用半刚性连接形式,将半刚性连接节点视为弹簧单元,通过有限元软件A nsys建模进行分析.研究了节点刚度对多层钢框架结构动力性能的影响,结果表明,采用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.     

钢梁与核心筒连接刚度对钢-混凝土混合结构抗震性能的影响

为了研究钢梁与核心筒连接刚度对钢-混凝土混合结构抗震性能的影响,运用有限元软件SAP2000,根据不同结构构件采用不同的单元模型,对同一钢-混凝土混合结构的不同连接刚度进行了模态分析及弹塑性时程分析,探讨了不同连接刚度对混合结构整体性能的影响。分析结果表明,半刚接HS-SR结构的变形值介于铰接HS-P和刚接HS-R结构之间;在抗震方面,半刚接HS-SR结构的外框架既能承担水平力又不会因承担过大的水平力而发生脆性破坏,外框架为具有安全储备的第2道抗震防线。 更多还原     

碗扣式模板支撑体系节点半刚性研究

碗扣式模板支撑体系中上碗扣的拧紧程度对节点初始刚度有较大影响,而节点初始刚度大小又决定架体稳定承载力的大小。使用MATLAB应用程序对两者之间进行二阶及三阶数值拟合,发现三阶拟合结果的精确度要高于二阶拟合结果,并给出三阶拟合表达式。应用ANSYS有限元软件建立与实体相对应的模型,模拟节点在铰接、刚接以及不同初始刚度情况下支撑体系稳定承载力的变化情况,并将模拟结果与实际架体稳定承载力进行对比。发现节点为铰接和刚接连接状态时的模拟结果与实际架体相差较大。当节点拧紧力矩在35N.m~50N.m(节点初始刚度在39.25kN./rad~54.07kN./rad)之间的节点半刚性模型模拟结果与实际架体承载力较为接近。     

角隅撑加固多层钢结构厂房的设计与分析

角隅撑可有效提高结构的整体刚度和承载能力,其应用于钢框架结构的加固与修复的研究成果可为同类工程提供参考和借鉴。文章采用PKPM分析设计软件,对某钢框架结构机械厂房进行了角隅撑加固设计,并用ABAQUS有限元件进行了局部节点域的分析。结果表明:加固后结构的整体刚度和承载能力都得到提高,梁柱铰接和刚接时的框架节点区域中的应力分别减小了12.2%和13.4%,位移分别减小了6.89%和13%;梁柱铰接节点和刚接节点的屈服过程基本相同,承载能力相差不大,最大应力出现在角隅撑外侧主梁翼缘处,破坏模式均表现为梁先出现屈服。     

基于变截面支撑的半刚接钢框架抗震性能

为了深入研究钢框架体系抗震性能,基于支撑杆件受力情况以及实际钢结构工程中梁柱节点连接形式,提出了基于变截面支撑-半刚接钢框架结构体系.首先,通过拟静力试验加载考察变截面支撑构件的滞回性能;进而,将试验结果与ANSYS有限元分析结果进行对比;最后,通过有限元模拟对结构体系进行时程分析,以考察体系的抗震性能.结果表明:变截面支撑的半刚接钢框架体系抗震性能良好.     

偏心支撑半刚性连接钢框架的动力特性研究

将偏心支撑与半刚性连接钢框架相结合是一种新型抗震结构体系,为探讨其动力特性和影响因素,进行了大型试验研究和有限元数值模态分析。结果表明：偏心支撑半刚性连接钢框架的动力特性与传统框架结构并不相同,随着梁柱节点转动刚度的降低,结构自振周期延长,阻尼比增加,我国现行规范的相关规定不适用这种结构体系。最后依据研究结果,提供了偏心支撑半刚性连接钢框架的自振周期简化计算方法和阻尼比参考值。     

半刚性连接对框架结构性能的影响

本文将半刚性连接钢框架的主梁模型化为部分约束的梁单元,其单元刚度矩阵可用于半刚性连接钢框架的弹塑性分析。对半刚性连接钢框架的弹性、塑性和稳定性分析表明,框架的半刚性连接对结构性能有明显的不利影响。因此,在钢框架的分析和设计中,应考虑半刚性连接的影响。     

半刚接钢框架-斜加劲钢板剪力墙结构体系抗震性能试验研究

在对一榀单跨两层半刚接框架-斜加劲钢板剪力墙结构低周反复荷载试验研究的基础上,分析结构框架梁、柱、半刚节点的局部力学性能及整体破坏模式,评价该种结构体系的抗震性能.结果表明:结构具有良好的塑性变形能力、安全储备高;节点刚度退化小,内填钢板的设置缓解了节点区自身的延性要求,半刚框架和墙板协同工作良好;框架柱兼受轴力和弯距共同作用,腹板参与抗剪,应力状态复杂.研究为该种结构体系的工程应用和理论分析提供了依据.     

半刚性连接钢框架计算程序的编制

推导了半刚性连接单元的刚度矩阵，提出半刚性连接单元受任意分布力作用时的节点荷载的一种等效方法，依节点连接弯矩-转角曲线的特性给出了合适的离散公式，再根据离散控制系统理论编制了能考虑节点连接非线性的半刚性连接钢框架计算程序；最后，分别运用编制的计算程序和有限元软件ANSYS对典型题例进行计算分析，通过比较计算结果得出了半刚性节点连接对钢框架力学行为及变形性能的影响，进而验证了程序的准确性。     

半刚性连接钢框架非线性有限元分析

定义了带弹性约束混合梁单元的位移形函数，基于有限变形理论推导了混合梁单元的一阶及二阶刚度矩阵以及混合梁单元的平衡方程。将混合梁单元并入常规的框架设计程序中，实现了对半刚性框架的非线性分析，最后编制程序对一榀单跨双层半刚性框架进行了非线性分析。     

半刚性节点钢框架-十字加劲钢板剪力墙结构的数值分析

为了研究半刚性节点钢框架-加劲钢板剪力墙结构体系的抗震性能和传力机理,模拟实际框剪结构的底部两层,对一榀单跨两层1/3缩尺半刚性节点钢框架-十字加劲钢板剪力墙结构进行了抗震拟静力试验研究,在试验模型的基础上,建立了非线性有限元模型,并验证了模型的有效性.考虑影响结构抗震性能的4个主要因素:节点刚度、剪力墙厚度、框架柱的刚度、肋板刚度比,进行了4个系列16个有限元模型的变参数分析.结果表明:降低节点刚度有利于提高结构的延性和耗能能力;增加柱的刚度和肋板厚度可提高结构的初始刚度、承载力和延性性能;增加内填墙板的厚度,将降低试件的延性性能;内填墙板在加载初期非常有效,承担70%～85%的水平剪力,研究为该种结构体系的工程应用和理论分析提供依据.     

半刚性连接钢框架静力分析的精细传递矩阵法

针对半刚性连接钢框架对结构受力产生一定影响的问题,利用精细传递矩阵原理对其进行静力分析.采用三参数力学模型模拟半刚性连接梁柱节点的弯矩-转角性能,用螺旋弹簧模拟节点连接的半刚性.根据精细传递矩阵法原理和结构的平衡微分方程,推导了半刚性连接钢框架静力分析的精细传递矩阵,编制了相应的计算程序,并进行了算例计算.算例结果表明,该方法正确有效,可用于结构的初步设计和最终校核;梁柱连接的半刚性使结构的内力发生重分布,进行钢框架结构分析及设计时应考虑半刚性连接的影响.     

爆炸荷载作用下钢框架柱冲击响应与破坏模式的数值模拟

目的运用非线性显示动力学有限元方法分析计算爆炸冲击荷载作用下钢框架柱的冲击响应和破坏模式．方法基于有限元分析程序ANSYS／LS—DYNA建立三维有限元模型,分析钢框架柱在3种爆炸荷载作用下可能发生的破坏模式特征及其影响因素．结果壳单元shell163考虑了局部屈曲效应和剪切应变的影响,可以有效模拟在爆炸荷载作用下钢框架柱的冲击响应和破坏模式．在荷载峰值相同的情况下,荷载持续时间越长,结构的变形越大;荷载冲量相同时,爆炸荷载峰值压力越高,结构的破坏程度越严重．结论钢框架柱的破坏模式与爆炸荷载的作用特征有关：在冲量荷载作用下,钢框架柱倾向发生柱脚剪切破坏和柱中翼缘屈曲破坏;在动力荷载作用下,钢框架柱则倾向发生柱脚剪切破坏;在准静态荷载作用下易发生整体弯曲屈曲破坏．     

钢管混凝土结构及钢结构单层单跨框架力学性能分析

为了对比分析方钢管混凝土柱-工字钢梁和方空钢管柱-工字钢梁两种框架结构的力学性能,运用有限元软件分别对上述两种框架结构进行了全尺寸建模,完成非线性有限元计算分析.结果表明,计算结果与实验数据吻合较好,验证了所建模型的准确性;两种框架结构的滞回曲线均为饱满的梭形,无明显的捏缩现象,且方钢管混凝土柱-工字钢梁框架梁端水平极限承载力高于方空钢管柱-工字钢梁框架结构.