鋼梁柱外伸端板螺栓連接及其對框架結(jié)構(gòu)的影響.pdf

1、梁柱端板螺栓連接避免現(xiàn)場焊接，安裝方便、施工快捷，在鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛。但由于端板等組成板件的彎曲變形與螺栓受拉變形等，端板連接在承受彎矩的同時，梁與柱之間夾角發(fā)生變化，屬于典型的半剛性連接類型。與傳統(tǒng)的完全剛接和理想鉸接連接相比，半剛性連接可以優(yōu)化框架梁上的彎矩，能夠帶來一定的經(jīng)濟效益。但由于缺乏半剛性連接的計算理論和方法，我國目前都是將端板連接按完全剛性連接進行設(shè)計。半剛性連接帶來的經(jīng)濟效益得不到應(yīng)用，同時結(jié)構(gòu)分析模型與實際情況存在較

2、大的差異，會使結(jié)構(gòu)設(shè)計存在一定的安全隱患。目前我國《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50017-2003)要求半剛性連接結(jié)構(gòu)在內(nèi)力分析時，必須預(yù)先確定連接的彎矩—轉(zhuǎn)角特性曲線，以便考慮連接變形的影響。但半剛性連接在我國的研究尚處于起步階段，規(guī)范沒有提供確定半剛性連接性能的方法。
　　本文主要針對梁柱外伸端板連接這一具有半剛性連接特性的連接形式進行深入研究，主要進行兩方面工作：梁柱外伸端板連接在彎矩荷載作用下的性能；連接彎矩—轉(zhuǎn)角性能對整個框

3、架結(jié)構(gòu)的影響。具體完成以下工作：
　　(1)利用ANSYS軟件建立外伸端板連接有限元分析模型：首先研究接觸問題的解法，并應(yīng)用有限元方法成功實現(xiàn)了接觸問題求解；然后對螺栓進行精確的數(shù)值模擬，分析螺栓在拉力作用下的性能。以精確有限元分析為標(biāo)準(zhǔn)，對梁柱連接分析中的常用螺栓模型的精確性進行評價，指出常用模型的優(yōu)缺點，并在此基礎(chǔ)上提出了改進的螺栓分析模型；利用該改進螺栓模型建立了梁柱端板連接三維有限元分析模型，與已有試驗結(jié)果進行比較，驗證了

4、該模型的正確性和實用性。
　　(2)應(yīng)用有限元方法對外伸端板連接性能進行分析：研究了加勁肋設(shè)置、端板尺寸、螺栓等級與排列方式、柱翼緣厚度、梁高度等對連接剛度、承載力、延性和螺栓受力的影響。用三參數(shù)指數(shù)表達式對連接彎矩—轉(zhuǎn)角關(guān)系曲線進行擬和。對擬和結(jié)果進行多項式回歸，建立了表達式中的參數(shù)與連接幾何和材料特性之間的關(guān)系。利用已有試驗與有限元分析結(jié)果和回歸公式進行比較，驗證回歸分析所得彎矩—轉(zhuǎn)角表達式的準(zhǔn)確性。
　　(3)梁柱端板

5、連接彎矩—轉(zhuǎn)角關(guān)系簡化理論分析：把梁柱連接彎矩轉(zhuǎn)角關(guān)系曲線簡化用連接剛度和承載力表示的折線形式。應(yīng)用組件方法推導(dǎo)了連接初始剛度的計算方法，基于板殼理論建立端板和柱翼緣的抗彎剛度計算公式，方便計算分析；應(yīng)用塑性鉸線分析方法建立了端板螺栓連接承載力計算方法。通過與其它研究者的試驗數(shù)據(jù)進行對比，驗證連接初始剛度與塑性抗彎承載力計算公式的可行性和有效性。
　　(4)梁柱連接性能對框架結(jié)構(gòu)的影響：分析梁柱連接剛度、承載力對框架結(jié)構(gòu)的剛度、內(nèi)