鋼梁柱外伸端板螺栓連接及其對(duì)框架結(jié)構(gòu)的影響.pdf

1、梁柱端板螺栓連接避免現(xiàn)場(chǎng)焊接，安裝方便、施工快捷，在鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛。但由于端板等組成板件的彎曲變形與螺栓受拉變形等，端板連接在承受彎矩的同時(shí)，梁與柱之間夾角發(fā)生變化，屬于典型的半剛性連接類型。與傳統(tǒng)的完全剛接和理想鉸接連接相比，半剛性連接可以優(yōu)化框架梁上的彎矩，能夠帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)效益。但由于缺乏半剛性連接的計(jì)算理論和方法，我國(guó)目前都是將端板連接按完全剛性連接進(jìn)行設(shè)計(jì)。半剛性連接帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益得不到應(yīng)用，同時(shí)結(jié)構(gòu)分析模型與實(shí)際情況存在較

2、大的差異，會(huì)使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在一定的安全隱患。目前我國(guó)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50017-2003)要求半剛性連接結(jié)構(gòu)在內(nèi)力分析時(shí)，必須預(yù)先確定連接的彎矩—轉(zhuǎn)角特性曲線，以便考慮連接變形的影響。但半剛性連接在我國(guó)的研究尚處于起步階段，規(guī)范沒有提供確定半剛性連接性能的方法。
　　本文主要針對(duì)梁柱外伸端板連接這一具有半剛性連接特性的連接形式進(jìn)行深入研究，主要進(jìn)行兩方面工作：梁柱外伸端板連接在彎矩荷載作用下的性能；連接彎矩—轉(zhuǎn)角性能對(duì)整個(gè)框

3、架結(jié)構(gòu)的影響。具體完成以下工作：
　　(1)利用ANSYS軟件建立外伸端板連接有限元分析模型：首先研究接觸問(wèn)題的解法，并應(yīng)用有限元方法成功實(shí)現(xiàn)了接觸問(wèn)題求解；然后對(duì)螺栓進(jìn)行精確的數(shù)值模擬，分析螺栓在拉力作用下的性能。以精確有限元分析為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)梁柱連接分析中的常用螺栓模型的精確性進(jìn)行評(píng)價(jià)，指出常用模型的優(yōu)缺點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上提出了改進(jìn)的螺栓分析模型；利用該改進(jìn)螺栓模型建立了梁柱端板連接三維有限元分析模型，與已有試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)證了

4、該模型的正確性和實(shí)用性。
　　(2)應(yīng)用有限元方法對(duì)外伸端板連接性能進(jìn)行分析：研究了加勁肋設(shè)置、端板尺寸、螺栓等級(jí)與排列方式、柱翼緣厚度、梁高度等對(duì)連接剛度、承載力、延性和螺栓受力的影響。用三參數(shù)指數(shù)表達(dá)式對(duì)連接彎矩—轉(zhuǎn)角關(guān)系曲線進(jìn)行擬和。對(duì)擬和結(jié)果進(jìn)行多項(xiàng)式回歸，建立了表達(dá)式中的參數(shù)與連接幾何和材料特性之間的關(guān)系。利用已有試驗(yàn)與有限元分析結(jié)果和回歸公式進(jìn)行比較，驗(yàn)證回歸分析所得彎矩—轉(zhuǎn)角表達(dá)式的準(zhǔn)確性。
　　(3)梁柱端板

5、連接彎矩—轉(zhuǎn)角關(guān)系簡(jiǎn)化理論分析：把梁柱連接彎矩轉(zhuǎn)角關(guān)系曲線簡(jiǎn)化用連接剛度和承載力表示的折線形式。應(yīng)用組件方法推導(dǎo)了連接初始剛度的計(jì)算方法，基于板殼理論建立端板和柱翼緣的抗彎剛度計(jì)算公式，方便計(jì)算分析；應(yīng)用塑性鉸線分析方法建立了端板螺栓連接承載力計(jì)算方法。通過(guò)與其它研究者的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證連接初始剛度與塑性抗彎承載力計(jì)算公式的可行性和有效性。
　　(4)梁柱連接性能對(duì)框架結(jié)構(gòu)的影響：分析梁柱連接剛度、承載力對(duì)框架結(jié)構(gòu)的剛度、內(nèi)