半刚性连接钢框架改进研究方法

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1、半刚性连接钢框架改进研究方法【摘要】本文就现阶段进行有半刚性连接钢框架数值分析中经常采用的分析模型进行了优缺点对比分析，在此基础上提出根据连接的强弱系数定义推倒出由连接刚度系数和稳定系数表示的修正后的转角位移方程，此方程能完整地描述连接刚度由零到无限大变化时杆件受力随之变化的全过程。【关键词】半刚性；连接刚度系数；转角位移方程Semi一rigidconnectedsteelframeimprovinganalyticalmethodsChenYong一ze(ShaanxiConstruetionMachineryCo.

2、,LtdXi''anShaanxi710032)[Abstract】Thisarticleonthisstagehaveasemi一rigidconnectedsteelframenumericalanalysismodelisfrequentlyusedintheanalysisoftheadvantagesanddisadvantagesofcomparativeanalysis,basedonteardowntheconnectionstiffnesscoefficientandstabilityfactorco

3、rrectionaccordingtothestrengthofthecormectioncoefficientdefinedaftercornerdisplacementequation,thisequationcancompletedescriptionoftheconnectionstiffnessrodpiecesbytheforcechangesfromzerotoinfinitychangesthewholeprocess・[Keywords】Semi一rigid；Theconnectionstiffnes

4、scoefficient；Angulardisplacementequation现有的结构分析中，是将梁柱连接节点简单的划分为只能传递轴力和剪力的较接，或能完全传递轴力、剪力和弯矩的刚性连接。但是，试验研究表明大多数工程中常采用的节点均会表现出介于钱接和刚性连接之间的性能即半刚性性能[1〜3]关于连接节点性能特性的研究及其对结构静态承载力的影响，近10年来已有较多的论述，在文献[2]中对常用的分析方法做了较为详细的综述。1.现阶段对于半刚性连接框架基本上采用以矩阵位移法为基础的数值分析法来进行分析。其中最为关键的刚度矩

5、阵的建立方法主要有：(1)有限元法：文献[4][5]中用有限元方法分析时，采用连接弹簧来模拟连接节点性能，在建立结构刚度矩阵时，连接弹簧刚度将分别影响柱刚度矩阵和梁刚度矩阵的建立。这与实际的物理模型是有差别的：在框架中,柱端是连续的，按照正常的有限元方法建立其刚度矩阵即可，梁柱连接的性能是集中在对梁单元的影响，应在梁单元刚度矩阵的建立过程中将梁端连接特性完全计入。同时，当采用杆件有限元法时，势必会在计算时忽略应变函数中位移的一些高阶项，用此进行多层框架这样由众多杆件藕合作用结构的分析，其所得结果的精度必然受到影响。(2

6、)梁柱理论：采用考虑连接性能修正后的转角位移方程来建立刚度矩阵。此方法直接由杆件的平衡方程来推导刚度矩阵，用超越函数简洁、精确地表达杆单元中力和位移的关系。现在研究中主要采用W.F.Chen[3][6][7]推导出的考虑连接刚度修正后的转角位移方程：*0*0中B]B](la)MA=EIL[SSMB=EIL[CC*0*0式A+CCA+DD(lb)9SS*二(C+EIC2LRKB--EIS2LRKB)/RR*；DD*二(C+EIC2LRKA--EIS2LRKA)/RR*；CC*=S/RR*rr*二(1+EICLRKA)(1

7、+EICLRKB)—(EIL)2S2RKBRKA。以上各式中EI是构件的弯曲刚度，S和C分别是构件抗弯刚度系数，Rki——连接的初始刚度。但采用(1)式分析时，计算结果与连接的相对强弱没有明显直观的联系，且表达式中只与连接的初始刚度有关，同时当Rki很小时，数值计算程序有可能出现较大的累积误差，这表明当采用塑性较法进行结构弹塑性分析时，按照(1)式建立的刚度矩阵在杆端将要形成塑性时变得不稳定。同时，在(1)式中只考虑了连接初始刚度的影响，而不是采用连接的瞬时刚度，这样就无法描述杆件性能随刚度变化而改变的情况。因此有必要

8、建立以连接刚度系数Pi表达的转角位移方程。2.连接刚度系数的修正进行新转角位移方程推导之前，先引入连接刚度系数来表示节点的约束强弱[7]Pi二6''9=11+3EIR让(1—1)式(1-1)的先题条件是：(1)杆件中的轴向力为零;(2)杆件一端半刚性连接，另一端简支；(3)杆件只在半刚性连接端作用有弯矩。在此基础上得到的修正后的转