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鋼結構設計中基於連接單元法的半剛性鋼框架計算

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鋼結構設計中基於連接單元法的半剛性鋼框架計算

發布日期:2015-04-03 作者: 點擊:

鋼結構設計中基於連接單元法的半剛性鋼框架計算 
      鋼結構設計中通常采用兩種理想化的節點連接:完全剛性連接和理想鉸接。實際鋼框架梁柱的連接既非完全剛性連接,又非理想鉸接,而是介於兩者之間,即半剛性連接狀況;彎矩作用時,能產生轉角,承受和傳遞一定的彎矩。理想化的假設雖使計算簡化,但會導致鋼框架實際受力情況與設計不符。為了能較為準確地分析鋼框架的實際受力和變形,必須在內力分析中考慮連接的半剛性。目前多采用彈簧來模擬連接的柔性,將連接視為一點,而連接單元法將半剛性連接抽象成為有限長度的單元凝聚存框架梁上,通過修改梁的剛度矩陣,考慮梁柱節點的半剛性。本文采用連接單元法,探討具有半剛性節點的鋼框架內力計算問題。
1  半剛性連接的特性 
    節點的連接特性可以用M一臼關係來描述,M表示作用於連接的彎矩,咿表示構件端部相互之間 
的角位移。圖1是幾種常見的鋼框架連接M一臼曲線“。由圖l可見: 
    1)各種連接所示的M一臼曲線,均處在理想鉸接條件(水平軸)和傘剛性條件(垂直軸)之間,可見,鋼框架梁柱連接的半剛性特征明顯。 
    2)在全部受荷範圍內,M一臼關係是非線性的。當臼值較小(10%~15%的極限轉角)時,連接的M一臼關係接近於線性關係。半剛性連接的非線性來自多種因素[2一,主要有:a.材料的非線性,連接材料的局部屈服,包括連接組合材料自身不連續,連接組 
合中孔眼、螺栓之間的承壓接觸和應變集中;b.幾何非線性,鋼框架受力變形後,產生的二階彎矩引起 
的鋼框架整體的幾何變化(P一△效應)。 
    對多層或高層鋼結構,剛性連接的柔性引起框架側移增加,導致梁柱的二階彎矩增大,二階彎矩對結構的影響不容忽略,在鋼框架內力分析時,應考慮連接半剛性引起的二階彎矩效應和幾何非線性問. 


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