半剛性連接鋼框架設(shè)計理論與方法——面向直接分析設(shè)計.pdf

1、隨著我國鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，越來越多的結(jié)構(gòu)形式采用鋼框架結(jié)構(gòu)。在鋼框架結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，往往把梁柱連接簡單地考慮為鉸接連接或者剛性連接，這與實際情況不符。任何形式的梁柱連接理論上都是一種半剛性連接，為了真實地模擬實際結(jié)構(gòu)的真實受力行為，必須要把半剛性連接的力學(xué)性能研究清楚。我國現(xiàn)行的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50017-2003)采用的是兩階段分析設(shè)計方法，即:結(jié)構(gòu)分析和構(gòu)件設(shè)計相分離的方法，這種方法具有明顯的不足之處。直接分析設(shè)計法是考

2、慮了結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的P-△，P-δ效應(yīng)、并同時考慮了結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的初始缺陷、節(jié)點連接剛度和其它對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有顯著影響的因素，允許材料的彈塑性發(fā)展和內(nèi)力重分布，獲得各種荷載設(shè)計值下的內(nèi)力和荷載標(biāo)準(zhǔn)值下的位移，并應(yīng)按照其它相關(guān)設(shè)計規(guī)定進(jìn)行直接設(shè)計的分析設(shè)計方法。
　　本文選取頂?shù)捉卿摪雱傂赃B接和外伸端板半剛性連接作為研究對象，基于三參數(shù)模型理論，對半剛性連接鋼框架進(jìn)行了直接分析設(shè)計，并與已有的試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗證。研究結(jié)果表明，采用本文所提出

3、的理論和計算方法對半剛性連接鋼框架進(jìn)行直接分析設(shè)計是可行的，其結(jié)果具有實際工程的應(yīng)用性。
　　本文主要的研究工作包括:
　　(1)推導(dǎo)了頂?shù)捉卿摪雱傂赃B接和外伸端板半剛性連接的初始剛度、極限彎矩、形狀系數(shù)的實用計算公式;
　　(2)利用ANSYS軟件建立了34個頂?shù)捉卿摪雱傂赃B接和37個外伸端板半剛性連接有限元模型，用這些有限元分析結(jié)果驗證了兩種半剛性連接的初始剛度、極限彎矩、形狀系數(shù)計算公式的正確性和適用性;利用W.

4、F.Chen的數(shù)據(jù)庫里的試驗數(shù)據(jù)進(jìn)一步驗證了極限彎矩、初始剛度以及形狀系數(shù)計算公式的正確性和適用性;
　　(3)基于現(xiàn)行的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50017-2003)的柱子曲線，利用鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定分析原理，推導(dǎo)出構(gòu)件的等效初始缺陷，這種等效初始缺陷包括構(gòu)件的初始幾何缺陷和初始?xì)堄鄳?yīng)力。把構(gòu)件的等效初始缺陷值引入到非線性分析設(shè)計軟件NIDA中去，建立了包括31種截面類型、總共近600個算例，得到它們的極限荷載，并與利用《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)