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钢结构设计中基于连接单元法的半刚性钢框架计算

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钢结构设计中基于连接单元法的半刚性钢框架计算

发布日期:2015-04-03 作者: 点击:

钢结构设计中基于连接单元法的半刚性钢框架计算 
      钢结构设计中通常采用两种理想化的节点连接:完全刚性连接和理想铰接。实际钢框架梁柱的连接既非完全刚性连接,又非理想铰接,而是介于两者之间,即半刚性连接状况;弯矩作用时,能产生转角,承受和传递一定的弯矩。理想化的假设虽使计算简化,但会导致钢框架实际受力情况与设计不符。为了能较为准确地分析钢框架的实际受力和变形,必须在内力分析中考虑连接的半刚性。目前多采用弹簧来模拟连接的柔性,将连接视为一点,而连接单元法将半刚性连接抽象成为有限长度的单元凝聚存框架梁上,通过修改梁的刚度矩阵,考虑梁柱节点的半刚性。本文采用连接单元法,探讨具有半刚性节点的钢框架内力计算问题。
1  半刚性连接的特性 
    节点的连接特性可以用M一臼关系来描述,M表示作用于连接的弯矩,咿表示构件端部相互之间 
的角位移。图1是几种常见的钢框架连接M一臼曲线“。由图l可见: 
    1)各种连接所示的M一臼曲线,均处在理想铰接条件(水平轴)和伞刚性条件(垂直轴)之间,可见,钢框架梁柱连接的半刚性特征明显。 
    2)在全部受荷范围内,M一臼关系是非线性的。当臼值较小(10%~15%的极限转角)时,连接的M一臼关系接近于线性关系。半刚性连接的非线性来自多种因素[2一,主要有:a.材料的非线性,连接材料的局部屈服,包括连接组合材料自身不连续,连接组 
合中孔眼、螺栓之间的承压接触和应变集中;b.几何非线性,钢框架受力变形后,产生的二阶弯矩引起 
的钢框架整体的几何变化(P一△效应)。 
    对多层或高层钢结构,刚性连接的柔性引起框架侧移增加,导致梁柱的二阶弯矩增大,二阶弯矩对结构的影响不容忽略,在钢框架内力分析时,应考虑连接半刚性引起的二阶弯矩效应和几何非线性问. 


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