基于半刚性高强螺栓外伸端板连接钢框架的受力性能研究

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1、南昌大学硕士学位论文半刚性高强螺栓外伸端板连接钢框架的受力性能研究姓名：刘传斌申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：桂国庆20070501摘要针对半刚性高强螺栓外伸端板连接的钢框架，本文着重研究了其受力性能以及高强螺栓外伸端板节点本身的非线性性能，并提出对于端板连接节点形式的钢框架结构设计的改进建议，主要内容和成果如下：1．推导了半刚性连接钢框架结构非线性理论分析中梁单元的扩大弹塑性增量矩阵、柱单元的扩大弹塑性增量矩阵方程，并通过计算算例进行论证；2．从能量法的角度出发，考虑节点的非线性弯矩一转角关系、荷载效应、梁端和柱端在不同边界情况等因素的影响，推导了有侧移半刚

2、性连接框架柱的有效长度系数方程式和半刚性连接刚架柱计算长度的修正刚度系数方程．3．运用推导的修正刚度系数法分别对单跨双层、双跨双层以及双跨多层三种钢框架结构在不同节点初始刚度下的受力性能进行分析，并与有限元方法计算结果进行比较；4．为了考查节点的半刚性性能差别，分别对12个节点模型进行非线性分析，比较了其节点刚度、接触面应力分布、端板变形和撬力作用的差异；5．根据半刚性节点的有限元计算结果分析了端板厚度、螺栓的不同拌列方式和螺径变化对半刚性节点受力性能的影响．研究结果表明，端板厚度、螺栓直径以及螺栓间的间距对节点承载力影响较大；其次，当端板和螺栓同时达到极限承载力屈服时

3、，梁受拉翼缘内侧的螺：栓受力较外侧螺栓大。端板连接计算时，高强螺栓因撬力效应而承受的拉力达到10舻50％，其中以受拉翼缘内侧螺栓的撬力效应更为显著，因此必须考虑撬力作用效应。本文的研究成果不仅可为实际工程设计提供参考，而且可为完善相关的技术标准提供理论依据。关键词t钢框架，半刚性连接，外伸端板，高强螺栓，受力性能ⅡWithregardtosemi-rigidsteelflameswithhi．gh—strengthboltsandextendedend-plateconnections，thispapermainlyprobesintothemechanicalbeha

4、viorsofthestructures，thenonlinearpropertiesofthebeam-to-columnconnectionnodes．Someimprovementstrategiesarcputforwardfordesignoftheend-plateconnectionsinsteelfl"ames．Themajorcontentsandresultsareasfollowing：1．Theexpansioninelasticmatrixequationsinthebeamunitsandthecolumnunitsarededucedint

5、henonlinearanalysisofsteelfi'ames，andthenanexamplewasadoptedtotestifythetheoreticconclusions．2．Fromtheprincipleofenergy,thegoverningequationsfordeterminingtheeffectivelengthfactorofcolumninun·bracedsteelfiameswithsemi-rigidconnectionsarederived,consideringtheeffectsofthenonlinearmoment-r

6、otationcharacteristiesofbeam．to-columnconnections．TheeffectsofvariousbeamendconditionsandcolumnfarendCOnditionsarealsoconsidered．3．TheamendatorystiffnessfactormethodiswieldcdtOexplorethemechanicalbehaviorsofthesingle·spansingle—layer,double—span,double-layeranddouble。spanmultilayersteelf

7、rameworksunderdifferentinitialnodalstiffnesscomparedwiththeresultsoffiniteelementanalysis．4．Toexaminedifferenceofthesemi-rigidcapabilityinthedifferentnodes，twelvenodalmodelshavebeenprocessedbymeansofthenonlinearanalysesrespectivelycomparingtheirnodestif’血ess，stressdistrib