半刚接节点有限元分析及模型化

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传统上,人们为了简化计算,在钢框架分析和设计中一般是把梁与柱的连接假定为全刚性或者是理想的铰接。而实际情况是钢结构框架梁与柱之间通过焊缝或螺栓(多采用高强螺栓)连接。在梁端弯矩作用下,梁柱连接或多或少会产生一定的变形,表现为梁柱间的相对转动。现在实践中使用的全部连接所具有的刚度,实际上均处在全刚性和理想铰的极端情况之间。因为半刚性连接的受力性能(弯矩M-θr连接转角变形关系)对结构的变形和承载力均有较大的影响,因此,明确半刚性连接的约束关系是进行半刚性连接框架静动力分析与设计的关键。然而,半刚性连接框架设计中,确定节点的M-θr关系往往是一件较困难的事。目前采用的方法多以已知实验数据为基础,在假定函数形式的基础上拟合出一个经验公式。但是并非所有的构造及尺寸都进行过试验,如果实际连接的构造与试验节点相差较大,拟合曲线就难以代表实际连接的性能。   本文主要研究钢结构半刚性连接的约束关系(弯矩M-θr连接转角变形关系)。针对梁柱间端板连接形式(齐平端板连接和延伸端板连接),采用块单元,考虑几何非线性和材料非线性,编制了有限元分析程序,研究钢结构半刚性连接的受力性能。通过与国内外的试验和数值计算结果的对比,验证了程序计算的准确性和可靠性。并将此程序接入钢结构设计软件——MTS里面,为该软件能进行半刚性设计打下基础。   
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