论文部分内容阅读
梁柱连接的节点是钢框架中重要的组成部分,在传统分析和设计中,将框架的梁柱连接假设成为理想的铰接或完全的刚接。虽然,这样简化了钢框架的分析和设计过程,但采用理想的连接模型在很多情况下是不合理的,也不能反映结构工作的实际情况,计算结果误差较大,这是因为在实际工程中的连接是半刚性的。因此,为了合理正确地预测钢框架的实际受力性能,应在钢框架的分析和设计中考虑半刚性连接的影响。本文主要研究了竖向荷载下半刚性连接钢框架的内力计算方法。本文通过采用线性弹簧来模拟梁柱节点连接的半刚性,通过引入修正转动刚度、修正传递系数和修正固端弯矩,将传统的力矩分配法和分层法推广应用于无侧移半刚性连接钢框架的结构分析,这种方法不仅可用来估算截面尺寸,也可作为对电算结果的校核之用,可供工程设计人员参考。提出一种新的力矩分配法,用等效不平衡力矩来代替原来的不平衡力矩,不用分层计算,并通过同样的方法改进新的力矩分配法,计算半刚性连接钢框架。采用有限元软件ANSYS的计算验证了改进的分层法和力矩分配法的可行性。通过对刚接钢框架和半刚性连接钢框架的内力比较分析,可以看到半刚性连接钢框架的梁端弯矩绝对值明显减小,梁跨中弯矩相应增大,柱端弯矩减小。单跨框架柱端轴力不变,梁端轴力变小;柱端剪力减小,梁端剪力不变。双跨框架边柱轴力增大,中柱轴力减小,梁端轴力变化复杂。双跨框架柱端剪力减小,边柱节点处梁端剪力减小,中柱节点处梁段剪力增大。由此可见半刚性节点的初始刚度对框架竖向荷载作用下的内力有很大影响。研究了在不同初始转动刚度的条件下,钢框架的内力随节点初始转动刚度的变化规律,其变化曲线均是非线性的,而且规律相似,当节点初始转动刚度大于某一个值时,曲线趋近于完全刚接的结果;当初始转动刚度小于某一个值时,曲线趋近于完全铰接的结果。分析框架的内力系数和梁的连接刚度系数之间的关系,和影响它们关系的因素。计算了单层单跨框架在竖向荷载下弯矩系数和连接刚度系数的函数公式。