浅析上下翼缘角钢半刚性连接的静力性能研究

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1、湖南大学硕士学位论文上下翼缘角钢半刚性连接的静力性能研究姓名：向芳申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：舒兴平20050315上下翼缘角制半刚性连接的静力性能研究摘要在传统的钢框架分析和设计中，为了简化分析和设计过程，梁柱连接被认为是理想的铰接连接或者完全刚性连接。实际上，钢框架连接中采用的大部分梁柱连接，其性能总是介于二者之间，即半刚性连接。为了正确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真实连接的非线性影响。本文选取上下翼缘角钢半刚性连接作为研究对象，分析了它在静力荷载作用下的工作性能。在考虑影响节点性能各个因素的基础上，

2、对上下翼缘角钢半刚性连接节点的极限抗弯承载力进行了理论分析，通过计算比较，得出上下翼缘角钢半刚性连接节点受力的最薄弱环节，此最薄弱连接构件的破坏将导致节点丧失抗弯能力。通过计算最薄弱环节的极限承载力，推导得出上下翼缘角钢半刚性连接节点的极限抗弯承载力。在计算连接的初始刚度时，同样综合考虑影响节点性能各个因素，将角钢受拉等效为一悬臂梁模型以及考虑在对高强螺栓施加预拉力后，将柱翼缘的变形等效为跨中作用一集中力的两端固接梁模型来进行计算。其计算结果与试验结果吻合较好。同时，本文通过改变节点各个组成部分的几何参数，利用大型通用有限元软件ANSYS对节点

3、进行了非线性有限元分析，计算得出连接的弯矩转角曲线，进而分析了节点各个几何参数对节点极限抗弯承载力以及初始转动刚度的影响。计算结果表明：角钢厚度、受拉部分螺栓轴线到梁翼缘之间的距离、高强螺栓直径以及梁的截面高度对节点的受力性能影响较大，而柱翼缘厚度、柱腹板厚度以及柱腹板加劲肋的设置对节点受力性能影响不大，其中高强螺栓预拉力的施加可以提高节点的初始转动刚度。’本文的计算结果为进一步研究上下翼缘角钢半刚性连接的受力性能以及连接的设计提供了建议。关键词：上下翼缘角钢半刚性连接；极限抗弯承载力；初始转动刚度；有限元分析AbstractIntypical

4、designsofsteelframestructures，thebeam—to—columnconnectionshavebeenidealizedasfullyrigidorpinnedtosimplifythecalculation．However，ithasdefinitelybeenshownbyexperimentalresultsthatalloftheconnectionsdobehavenonlinearlybetweenfullyrigidandpinned，theybelongtosemi—rigidones．Inorde

5、rtoeffectivelydesigntheframeworkwithsemi-rigidconnection，thecharacteristicsofsemi—rigidconnectionsmustbeestimatedandconsideredinstructuralanalysis．Inthispaper，topandseatangleconnectionsareanalyzedtoobtainmechanicalbehaviorunderstaticloads．Ultimatemomentcapacityoftopandseatan

6、gleconnectionsisanalyzedthroughconsideringeachfactorwhichinfluencesthebehaviorofthejoint，thefailureoftheweakestcomponentwillresultinfailureoftheconnection．Ultimatemomentcapacityoftopandseatangleconnectionmaybededucedbycalculatingtheresistanceoftheweakestcomponentofthejoint．I

7、nitialstiffnessofconnectionsiscalculatedbytakingintoaccounteachfactorwhichinfltlencesthebehaviorofthejoint，inwhichacantilevermodelisadoptedtomodelthetopanglewhenloading，atthesametime，afixedbeammodelistooktoanalyzeinitialstiffnessofcolumnflangeafterpreloadingbolts．Comparisonw

8、ithtestontheconnectionindicatesagoodagreementbetweenanalyticalandexperiment