半刚性连接幕墙龙骨框架的力学性能分析

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1、半刚性连接幕墙龙骨框架的力学性能分乔羽韩汝军聂志峰高鹏曹瑞峰山东科技大学机电学院摘要：螺栓角码连接是幕墙龙骨框架主要的节点连接形式。对幕墙龙骨框架结构进行模拟仿真时，连接节点通常按刚性节点处理，忽略了螺栓角码半刚性连接对幕墙龙骨框架结构的影响。通过有限元法计算了螺栓角码连接的初始转动刚度。利用双向变刚度零长度弹簧单元模拟节点的半刚性，建立了半刚性幕墙龙骨框架的有限元模型，实现了相同边界条件下刚性与半刚性幕墙龙骨框架的有限元仿真计算。结果表明：虽然半刚性连接降低了幕墙龙骨框架的刚度与稳定性，但其降低了内应力对幕墙龙骨框架的影响。该结果为幕墙龙骨框架的设计和分析提供了一定的理论依据。关键

2、词：半刚性;初始转动刚度;有限元;螺栓角码;作者简介：乔羽，男，1989年出生，硕士研究生。.作者简介:韩汝军，hrj@sdust.edu.cn。收稿日期：2017-07-18基金：山东省高等学校科技计划项目（J11LD21）ANALYSISOFMECHANICALPROPERTIESOFSEMI-RIGIDLYCONNECTEDCURTAINWALLKEELFRAMEQiaoYuNieZhifengHanRujunGaoPengCaoRuifengShandongUniversityofScienceandTechnology,CollegeofMechanicalandElect

3、ronicEngineering;Abstract：Boltangleconnectionisanimportantnodeconnectionmodeforthecurtainwal1keelframe.Usual1y,arigidnodeisadoptedforsimulationcomputationofcurtainwal1keelframestructurcs.Intheprocess,theinfluenceofsemi-rigidconnectionofboltangleconnectiononthecurtainwallkeelframestructuresisign

4、ored.Throughthefiniteelementmethodtocalculatetheinitialrotationalstiffnessofbracketastheconnectionofcornerconnectorwithbolt.Inoldertoestablishthefiniteelementmodelofsemi-rigidcurtainwal1keelframe,finite-elcmcntSimulationcomputationwasrealizedonrigidandsemi-rigidcurtainwal1keelframewiththesamebo

5、undaryconditionsbyusingtwo-wayspiralspringswithvariablerigidityandzerolengthtosimulatethesemi-rigidityofnodes.Theresultsindicatethatthesemi-rigidconnectionreducestherigidityandstabilityofthecurtainwallkeelframe,butithasreducedtheimpactofinternalstressonthekeelframeofthecurtainwall.Theresultspro

6、videatheoreticalbasisforthedesignandanalysisofcurtainwallkeelframe.Keyword：semi-rigid;initialrotationstiffncss;finitcclcment;boltanglc;Received：2017-07-18幕墙作为一种悬挂于建筑物主体结构外侧的外围护结构，其幕墙龙骨框架之间的连接形式主要为螺栓角码连接，在传统的分析和设计中，通常是将幕墙龙骨框架的连接节点连接假设成完全刚接或理想较接，完全刚接假定认为幕墙龙骨框架发生变形时它们Z间没有相对转动，夹角保持不变，而理想较接是假设钢龙骨框架不

7、能传递弯矩，只能独立的发生转动。然而在实际工程中，幕墙龙骨框架的连接形式往往介于二者之间，属于半刚性连接。目前，国内外对于半刚性连接性能的研究主要集中在平面钢框架结构上，文献［3］首次提出了腹板单角钢半刚性连接的初始转动刚度计算公式。文献［4］提出了腹板单角钢半刚性连接的初始转动刚度和变形能力的计算公式，并在实验下验证了其有效性。文献［6］采用三参数模型表示梁柱连接的弯矩-转角关系，推导了半刚性连接在荷载作用下的内力计算公式，讨论了半刚性连接对框架内力的影