豎向荷載及地表變形作用下半剛性鋼框架內(nèi)力計算方法研究.pdf

1、隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點促使其不斷地被推廣和普及，對其的研究也越來越多。鋼框架作為鋼結(jié)構(gòu)一種重要結(jié)構(gòu)形式，已被廣泛的應用于工業(yè)與民用建筑中，也因其優(yōu)越的變形性能，越來越多的應用于采空區(qū)地表沉陷區(qū)，而梁柱節(jié)點的連接形式作為鋼框架的重要組成部分，往往被簡化成剛性連接或鉸接，但實際情況卻居于剛接和鉸接之間，這樣就導致結(jié)果有很大誤差?；诖耍疚闹饕芯控Q向荷載以及地表變形作用下半剛性鋼框架內(nèi)力近似算法。
　　本文首先是通過理論分

2、析建立框架結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下半剛接彎矩M和剛接彎矩Mr之間的函數(shù)關系，即M=uMr，推導出可考慮連接非線性的內(nèi)力近似手算方法，建立了不同條件下的內(nèi)力計算公式，并進行了各公式的適用性分析。采用 Kishi-Chen冪函數(shù)模型模擬節(jié)點的非線性行為，并運用ANSYS進行對比分析。半剛性框架算例分析表明：運用本文方法得出的結(jié)果，與采用COMBIN39單元模擬連接所分析的結(jié)果非常接近；節(jié)點彎矩較小時，可以采用初始剛度模擬節(jié)點連接特性，但節(jié)點彎矩

3、較大時，必須考慮節(jié)點的非線性。
　　然后，運用有限元軟件通過改變節(jié)點剛度、結(jié)構(gòu)層數(shù)及跨數(shù)來分析研究豎向荷載作用下框架半剛性節(jié)點處彎矩分配規(guī)律，發(fā)現(xiàn)梁柱節(jié)點剛度對框架內(nèi)力影響明顯，連接剛度越大越接近剛接，越小越接近鉸接；框架層數(shù)對節(jié)點β-α函數(shù)關系影響非常小；框架跨數(shù)僅對單跨到雙跨影響較大外，對雙跨到多跨影響很小。并通過理論推導得到了均布荷載作用下等跨半剛性框架結(jié)構(gòu)的梁端彎矩函數(shù)β-α關系式，并與有限元進行了算例對比驗證；并推導出單

4、跨半剛性框架在任意豎向荷載作用下的β-α函數(shù)關系式。
　　最后，通過理論分析變換將傳統(tǒng)計算方法運用到地表變形作用下框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力及側(cè)移的計算分析上，研究了單一地表變形和組合地表變形作用下框架結(jié)構(gòu)性能變化規(guī)律，并與ANSYS有限元分析及足尺物理試驗進行了對比分析，結(jié)果表明：豎向變形主要影響框架梁，且對各層均有影響；水平變形主要影響框架柱，但僅局限于框架底部兩層，以上各層影響非常?。珊雎裕唤M合地表變形是水平和豎向變形的共同作用，其影