半刚性节点连接钢框架的抗震性能研究

钢框架中梁柱的节点连接一直是钢结构抗震设计中难以处理的问题,在现行的钢框架结构设计中,通常把梁柱连接处理为完全刚接或理想铰接,但是在多数实际工程中,钢框架节点的性能处于刚接和铰接之间,即半刚性连接.利用SAP 2000分别建立了刚接和不同转动刚度的半刚性连接钢框架有限元分析模型,并进行了模态分析、反应谱分析以及循环荷载作用下的滞回性能分析.根据数据结果绘制层间剪力、层间位移和楼层位移曲线,探讨了节点刚度对整体钢框架结构抗震性能的影响,通过分析滞回曲线和骨架曲线来研究节点的耗能性能,以期为日后的钢框架设计提供一定参考.     

半刚性连接钢框架的时程分析

为了探讨不同梁柱节点钢框架抗震性能的差别,通过ANSYS分析软件,对结合工程实际设计的10个系列共50个有限元试件进行时间历程分析,来探讨框架层数、框架跨数,尤其是梁柱连接节点的转动刚度等参数对钢框架抗震性能的影响.分析表明:半刚性钢框架结构在地震荷载作用下具有良好的抗震性能.     

半刚性钢框架结构分析设计现状及其发展方向

简述了梁柱半刚性连接钢框架的优点、结构分析设计现状,并对欧洲、美国、加拿大、澳大利亚、香港及中国等国家和地区的钢结构设计规范中连接节点分类方法及半刚性连接设计计算方法进行了探讨和总结,最后阐述了梁柱半刚性连接钢框架结构分析设计存在的问题和未来的研究方向.     

半刚性连接整体钢框架拟动力试验分析

在钢框架结构的设计中,通常将梁柱节点处理为完全刚接或理想的铰接,但是在实际框架中,梁柱节点表现出半刚性。目前的实验研究基本都基于结构和构件的静力分析。文章研究了结构的动力性能,进行了半刚性连接整体钢框架的拟动力试验,所得结论为高层钢结构设计规范提供了试验基础。     

半刚性端板连接多层钢框架的Push-over分析

由于缺乏计算理论和方法,大多数半刚性节点按刚性节点进行设计,对结构的静力分析、抗震性能等各方面的设计计算的影响很大.本文采用有限元分析方法,将半刚性连接节点视为弹簧单元,通过通用有限元软件Sap2000对一个半刚性端板连接的多层钢框架建立有限元模型并进行了模态分析、反应谱分析和Push-over(静力弹塑性)分析.结果表明,采用了半刚性端板连接的钢框架结构,相对于理想刚接的情况,结构在多遇和罕遇地震作用下结构的抗震性能明显变化.     

半刚接钢框架地震响应的有限元程序分析

文章采用有限元分析方法,将半刚性连接节点理想化为弹簧单元,采用Newmark数值积分算法,运用Matlab软件对半刚性连接平面钢框架结构编制了弹性时程分析程序,研究节点刚度对多层钢框架和支撑钢框架结构抗震性能的影响.结果表明,半刚性连接对多层钢框架结构动力性能影响比支撑钢框架结构大.     

大震下钢框架梁柱节点调和变形机制与设计方法

为了提高钢框架结构的变形能力,进而改善其抗震性能,建立了钢框架结构梁端-节点区调和变形机制,通过增加节点区的剪切变形来降低对梁端的转动需求.首先采用通用非线性有限元软件MSC.Marc建立钢框架梁柱节点的有限元模型,对已有试验进行非线性有限元分析,有限元分析结果与试验结果吻合良好.在验证了有限元模型合理性的基础上,分析了不同参数条件下,层间位移角为0.04时钢框架梁柱节点的节点区剪切变形和梁端变形的关系,发现了影响梁端和节点区变形的关键参数.在此基础上提出了梁端-节点区调和变形的简化设计方法,为钢框架梁柱节点的抗震设计提供参考.     

钢结构半刚性节点连接试验与性能分析

针对钢框架梁柱半刚性节点连接受力复杂、强度及刚度影响因素多等问题，通过四种不同类型半刚性连接节点在荷载作用下的试验过程和结果，分析了半刚性节点连接的分类、承载力和延性性能。提出防止节点脆性破坏、提高延性性能、设计理想的抗震节点的有关构造措施。为钢结构半刚性节点连接的设计与应用提供试验依据。     

摩擦软钢节点阻尼器抗震及抗倒塌性能

依据传统钢梁柱节点提出了新型摩擦软钢双重耗能节点阻尼器,该阻尼器能够将中屈服点软钢屈服耗能和钢板摩擦耗能相结合进而提高节点的抗震及抗倒塌性能.为提高计算效率采用多尺度建模方法进行有限元建模,节点核心区采用精细化建模方式,非节点核心区梁柱部分采用非线性梁单元,针对梁柱钢节点及其平面框架结构进行抗震性能分析.结果表明:在梁柱节点增设节点阻尼器可有效提高梁柱节点的承载力和耗能能力,并吸收外部输入能量,降低结构构件的破坏水平.同时,基于抽柱法将该新型节点应用于平面钢框架结构的静力Pushdown分析和非线性动力时程分析,分析结果表明:在增设该阻尼器后,可以有效降低构件失效点位移,进而提高结构的抗倒塌性能.     

基于失效模式的半刚性钢框架结构优化设计

本文为实现半刚性钢框架结构的失效模式控制,获得具备整体耗能能力及经济性的结构设计方案,使用基于能量平衡的塑性设计方法中的失效模式控制约束条件,同时考虑钢框架结构的梁柱连接节点半刚性的影响,通过精英保留的遗传算法进行结构优化设计。以一榀十层单跨钢框架结构为例进行优化,对优化设计结果进行Pushover分析,研究其塑性铰的成铰顺序及失效模式。研究结果表明,考虑失效模式控制的结构优化,能使半刚性钢框架结构在失效时发展出具有较好耗能能力的失效模式,同时使整体结构具有良好的延性,保证使用人员所需的反应时间。     

半刚性连接钢框架的二阶弹性分析

采用连接的半刚性FryeandMorris非线性 M-θ模型及有限元法 ,研究了我国《钢结构设计规范》(GB50 0 17)和美国钢结构规范AISC—LRFD( 1994 )有关框架的二阶内力分析法 .研究表明 ,连接半刚性特性增大了P-Δ二阶效应的影响 ,指出GB50 0 17提供的考虑P-Δ二阶效应影响的假想水平荷载简化法不适用于半刚性连接的钢框架     

有侧移半刚性连接钢框架柱计算长度的研究

基于钢框架稳定设计中柱计算长度的概念,本文采用三柱框架结构计算模型,通过考虑连接的非线性弯矩-转角关系,建立梁柱的有侧移半刚性连接转角位移方程,将横梁对柱子的约束弯矩按柱子的线刚度之比分配给柱;然后通过引入梁柱线刚度比修正系数的计算方法,推导了有侧移半刚性钢框架柱计算长度系数方程式,并研究了在梁-柱半刚性连接下柱的计算长度系数取值问题.本文得到的半刚性连接的柱计算长度系数公式与《钢结构设计规范》(GB50017-2003)中的刚性钢框架柱计算长度系数形式相同.算例结果表明:考虑半刚性影响后,柱的有效长度系数增大7%以上,此类钢框架计算时应考虑梁柱节点半刚性的影响.本文计算方法简捷方便,便于工程实际应用.     

基于改进遗传算法的非线性半刚接钢框架优化

运用小生境技术的改进遗传算法对半刚接多层钢框架进行优化设计,提高了算法的收敛性,可直接从H型钢表或热轧型钢表中选取截面,并且从用钢量角度分析了二阶效应对半刚接钢框架的影响.实际算例表明半刚性连接会使二阶效应的影响增大,用钢量也随之增加.     

角钢连接钢框架抗震性能试验研究与数值分析

通过对顶底角钢腹板双角钢连接钢框架的低周往复荷载试验,对其受力过程、破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能能力等抗震性能进行了较为深入的研究与分析.采用非线性有限元方法对这种半刚性连接钢框架进行了计算,其结果与试验结果吻合良好,为该种连接钢框架的结构设计及理论分析提供了依据.     

半连续组合梁的抗弯和转动性能

为研究半连续组合梁结构的力学性能,进行了两榀足尺半刚性连接组合框架试验,分析了梁端节点弯矩承载力和极限转角,组合梁的曲率、挠度和正负弯矩区截面弯矩承载力。通过试验结果与理论、规范比较,考察了不同荷载水平作用下半刚性连接对组合梁性能的影响。研究表明:半连续组合梁比简支或连续组合梁要经济合理;梁端半刚性连接对组合梁承载力和挠度有较大影响,在组合梁设计时须考虑端部节点特性;钢梁下翼缘屈服对组合梁挠度计算有一定影响。     

半刚性连接空间钢框架二阶弹性分析

基于连续介质力学有限变形理论推导了空间钢框架几何刚度矩阵．采用KishiChen幂函数模型描述半刚性连接特性,导得了半刚性连接空间杆单元几何刚度矩阵,并编制了二阶弹性分析程序,对空间钢框架在弹性阶段的性能进行了研究．分析结果表明：半刚性连接的存在使空间钢框架的双向侧移有明显增加,且随着框架层数增加影响增大．因此．在钢框架结构的分析设计中,须考虑半刚性连接的影响．