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

1、隨著我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，越來(lái)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(jì)過(guò)程中，往往把梁柱連接簡(jiǎn)單地考慮為鉸接連接或者剛性連接，這與實(shí)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(shí)地模擬實(shí)際結(jié)構(gòu)的真實(shí)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(guó)現(xiàn)行的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50017-2003)采用的是兩階段分析設(shè)計(jì)方法，即:結(jié)構(gòu)分析和構(gòu)件設(shè)計(jì)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(jì)法是考

2、慮了結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的P-△，P-δ效應(yīng)、并同時(shí)考慮了結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的初始缺陷、節(jié)點(diǎn)連接剛度和其它對(duì)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(jì)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(jì)規(guī)定進(jìn)行直接設(shè)計(jì)的分析設(shè)計(jì)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(duì)象，基于三參數(shù)模型理論，對(duì)半剛性連接鋼框架進(jìn)行了直接分析設(shè)計(jì)，并與已有的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗(yàn)證。研究結(jié)果表明，采用本文所提出

3、的理論和計(jì)算方法對(duì)半剛性連接鋼框架進(jìn)行直接分析設(shè)計(jì)是可行的，其結(jié)果具有實(shí)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(shí)用計(jì)算公式;
　　(2)利用ANSYS軟件建立了34個(gè)頂?shù)捉卿摪雱傂赃B接和37個(gè)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(yàn)證了兩種半剛性連接的初始剛度、極限彎矩、形狀系數(shù)計(jì)算公式的正確性和適用性;利用W.

4、F.Chen的數(shù)據(jù)庫(kù)里的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)一步驗(yàn)證了極限彎矩、初始剛度以及形狀系數(shù)計(jì)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(jì)規(guī)范》(GB50017-2003)的柱子曲線(xiàn)，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(xiàn)性分析設(shè)計(jì)軟件NIDA中去，建立了包括31種截面類(lèi)型、總共近600個(gè)算例，得到它們的極限荷載，并與利用《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)