半刚性连接梁柱钢框架的二阶效应分析

基于大位移小应变理论,并结合常用的单元转角位移方程推导出半刚性连接梁柱的几何增量刚度矩阵,提出了一种针对半刚性梁柱节点连接钢框架的二阶效应的分析模型,运用该分析模型可求解出半刚性连接梁柱的大位移小应变增量杆端力—位移方程。编制了考虑二阶效应算例分析程序,计算结果表明:在进行半刚性框架的内力分析时采用该增量刚度方程可以充分考虑二阶效应的影响。     

无支撑半刚性连接钢框架的简化分析

用变刚度的螺旋弹簧模拟梁柱节点半刚性连接的弯曲特性 ,建立了半刚性连接钢框架梁单元的刚度矩阵。通过分别引入横梁修正线刚度和修正转动刚度 ,将等效代替框架法和无剪力分配法推广应用于无支撑半刚性连接钢框架的结构分析 ,其计算十分简便     

顶底角钢连接对框架柱计算长度的影响

柱计算长度法是钢框架稳定设计的常用方法,顶底角钢连接梁柱节点是一种典型的半刚性梁柱节点。采用抗弯弹簧模拟梁柱节点连接的半刚性,考虑了梁柱间的相对转角关系,通过引入梁柱线刚度比修正系数的计算方法,得到顶底角钢半刚接形式对钢框架柱计算长度系数的影响。     

梁-柱及柱脚均为半刚接的钢框架计算分析

针对梁-柱及柱脚均为半刚性连接钢框架进行研究,采用了考虑连接的柔性以及构件的几何非线性影响的非线性分析方法来分析和设计半刚性钢框架,给出了该种钢框架非线性分析需用的3种单元类型：考虑几何非线性的平面框架单元-梁柱单元;考虑梁端节点柔性的平面框架单元-半刚性连接梁单元;考虑底层柱脚柔性和几何非线性的底层柱单元-半刚性柱脚梁柱单元。写出了每种单元的单元刚度矩阵以及叙述了利用经典矩阵位移法进行框架整体分析的程序。引进柱脚半刚性进行钢框架非线性分析,即考虑梁柱、柱脚连接半刚性和几何非线性的整体框架分析,必然会使钢框架受力与实际状态更相符,使结构设计更合理,使框架结构的优化设计更完善、更经济。     

半刚性连接钢框架变形的有限元研究

应用大型有限元程序ANSYS建立模拟钢框架梁柱节点半刚接的模型,施加荷载并进行了计算,通过对半刚性节点连接钢框架的变形分析,总结出半刚性连接框架节点的不同刚度值对框架变形的影响。结果表明,半刚性框架节点刚度的大小将直接影响结构的变形大小。     

顶底角钢半刚性连接钢框架柱计算长度系数研究

柱计算长度法是钢框架稳定设计的常用方法,顶底角钢连接梁柱节点是一种典型的半刚性梁柱节点。采用抗弯弹簧模拟梁柱节点连接的半刚性,考虑梁柱间的相对转角关系,通过引入梁柱线刚度比修正系数的计算方法,得到顶底角钢半刚接钢框架柱计算长度系数的修正公式。     

半刚性钢框架结构分析与性能研究

推导了考虑连接柔性和几何非线性的局部坐标下的单元刚度矩阵,并对半刚性连接单元的固端力进行了修正;采用增量加载法中的修正Newton-Raphson法,给出了考虑连接柔性、框架的几何非线性和单元内力与连接之间耦合效应的半刚性钢框架结构分析计算机流程。采用Frye和Morris的奇次方多项式模型来模拟连接的M-θ曲线。最后根据算例对有侧移和无侧移半刚性钢框架的性能做了初步的探讨,结果表明:1)半刚性连接会明显加大有侧移钢框架的侧向位移和结构的二阶效应;2)半刚接对梁柱的轴力和剪力影响都不大,但对梁柱的弯矩影响则较大,半刚性连接会减小无侧移钢框架的柱脚弯矩而增大有侧移钢框架的柱脚弯矩,但无论是无侧移还是有侧移钢框架,半刚性连接都会增大梁的跨中弯矩;3)当连接转动刚度Rk在1.0×108~1.0×1011(N.mm/rad,以下同)之间时,连接呈现出较为明显的半刚性特性,而当Rk<1.0×108或Rk>1.0×1011时,连接的半刚性特性并不明显,可直接将其看作铰接或刚接以简化计算。     

节点刚度对外伸端板连接钢框架结构抗连续倒塌性能的影响研究

为研究节点刚度对外伸端板连接钢框架结构抗连续倒塌性能的影响,本文利用ANSYS14.0建立两个6层平面钢框架的有限元模型,梁柱节点分别为刚性节点和半刚性节点,半刚性节点利用非线性弹簧单元Combin 39单元进行模拟。考虑材料非线性及几何非线性,采用备用荷载路径法对其进行非线性静力分析(采用Pushdown analysis)及非线性动力分析。结果表明:柱破坏时,与刚性节点平面钢框架相比,半刚性节点平面钢框架的塑性铰出现较晚,失效点竖向位移增大,结构的竖向承载能力降低,更易发生倒塌破坏,因此,进行外伸端板连接钢框架结构的抗连续倒塌分析时应考虑节点刚度的影响,否则会高估其抗倒塌能力,带来偏不安全的结果。     

带悬臂梁段连接的梁柱节点初始转动刚度研究

对带悬臂梁段拼接连接和栓焊连接的两类节点进行理论计算、试验研究和数值分析,研究节点域和拼接区两部分的受力性能,探讨带悬臂梁段连接的梁柱节点的刚度及其初始转动刚度计算模型。基于相关性对带悬臂梁段连接节点进行不确定性结构灵敏度分析,构建只含几何参数的节点初始转动刚度计算模型。分析表明,两类连接节点和全焊接连接节点具有一定半刚性;在拼接区具有足够连接强度时,带悬臂梁段连接节点与全焊连接节点的弹性阶段初始转动刚度表现出较好的一致性,弹塑性阶段力学性能也相近;从计算模型中可以直接看出各参数对初始转动刚度的敏感程度。通过计算实例表明,对钢框架进行设计时,按半刚性设计比考虑节点域剪切变形的刚性设计偏于安全;依据提出的节点初始转动刚度计算模型进行带悬臂梁段连接的钢框架半刚性设计较为准确。     

半刚性连接幕墙龙骨框架的力学性能分析

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分析时,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,对相同边界条件下刚性与半刚性幕墙龙骨框架连接节点进行了有限元仿真计算。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,但同时也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。     

Second-order plastic-hinge analysis of space semi-rigid steel frames

This paper presents a numerical procedure based on the beam–column method for nonlinear static analysis of space semi-rigid steel frames. The second-order effects are considered by the use of stability functions obtained from the exact solution of beam–columns under end forces and the inelastic behavior of material are presented by the lumped inelastic concept using yield surface. An independent zero-length element comprising of six translational and rotational springs, of which rotational spring stiffness uses the Kishi–Chen power model, is used to simulate the rigidity of the steel beam-to-column connection. The generalized displacement control method is applied to solve the nonlinear equilibrium equations in an incremental–iterative scheme. The nonlinear response results are compared with those of existing studies to verify the accuracy of the proposed numerical procedure.     

半刚性门式刚架抗风可靠性研究

采用转动弹簧形式模拟半刚性梁柱连接节点,选取典型门式刚架结构作为研究对象建立有限元模型,应用ANSYS参数化语言(APDL),编写了基于拉丁超立方抽样法的蒙特卡洛随机有限元程序,对节点转动刚度不同的半刚性门式刚架进行了抗风可靠性分析,得出了结构可靠度指标与节点转动刚度之间的关系,根据计算结果提出供实际工程应用的设计建议...     

半刚性连接钢框架简化分析的无剪力分配法

通过引入螺旋弹簧刚度 ,推导了半刚性连接梁单元的弯矩转角方程和修正转动刚度 ,并将无剪力分配法推广应用于半刚性连接钢框架的结构分析 ,其计算十分简便 ,可供工程设计人员应用     

RCS梁柱节点半刚性连接弯矩-转角关系模型研究

梁柱节点作为RCS结构中的重要组成部分,其受力情况较为复杂,在地震作用下容易发生损伤。通过对RCS梁柱组合件抗震性能试验研究发现,该种梁柱节点连接并非是理想的刚性连接,而是一种半刚性连接。为了明确该种半刚性连接的受力及转动特性,系统探讨了柱面钢板厚度,钢梁高度、翼缘宽厚比、柱混凝土强度和楼板厚度等构造措施参数对该种半刚性连接在循环荷载下抗弯承载力以及初始转动刚度的影响。同时,基于参数分析和灵敏度计算结果,提出描述该种半刚性连接的弯矩-转角关系四折线模型。该模型计算结果与试验结果吻合较好,可以为基于半刚性连接的RCS组合结构设计提供参考。     

外套管式半刚性节点对多层钢框架抗震性能的影响分析

由于缺乏计算理论和方法,大多数半刚性节.4按刚性节点进行设计,与实际情况相差很大.结合外套管式节点拟静力试验得到的初始刚度和弯矩-转角曲线,采用有限元分析的方法,将该节点视为弹簧单元,通过通用有限元软件ANSYS建立有限元模型进行时程计算分析,研究节点刚度对多层钢框架结构抗震性能的影响.计算结果表明:采用外套管式节点连...     

Free vibration analysis of a steel T-Shape frame including semi-rigid Khorjini connection with continuous beam

This article deals with the free vibration analysis and determination of seismic parameters of a T-Shape frame which consists of a continuous beam and a column connected to each other by means of a semi-rigid Khorjini connection. The individual members of the frame are assumed to be governed by the transverse vibration theory of an Euler-Bernoulli beam and the semi-rigid Khorjini connection is modeled employing a rotational spring. First of all, a closed-form solution is proposed and then, a numerical analysis is performed for some comparison and validation purposes. The closed-form solution is developed by solving the frame equations of motion, directly. For this reason, some mathematical techniques such as Fourier transform and the well-known complementary solutions are utilized. In this process, some differential equations must be solved, and several boundary conditions should be satisfied. Afterward, the free vibration parameters of the frame are attained. These parameters are also obtained using finite element method as a numerical analysis and it is observed that the results obtained by this approach are completely coincident with the result of closed-form solution. Also, seismic parameters of the frame and seismic behavior of the semi-rigid Khorjini connection for different cases are investigated and their results are compared. Finally, two special cases are presented and, furthermore, the connection mass effect on system frequency is investigated.     

Localization in the buckling or in the vibration of a two-span weakened column

This paper is devoted to buckling or dynamic analysis of two-connected beams with a variation of the bending connection and minor perturbations of the length of the beams. The point of reduced bending stiffness represented by a rotational spring may result from a crack. This rotational spring can also be associated with semi-rigid connection in the field of steel or composite structures for instance. The buckling or the dynamics of this two-span weakened column appears to exhibit strong localization for small values of flexibility of the rotational spring. The buckled mode shapes indicate a strong confinement of the buckling to a fraction of the column. A quantitative criterion of localization has been established and has been correlated to well known phenomena such as the curve veering effect or close eigenvalues. Such a result is quite encouraging as localization is strongly associated with the values of the rotational spring. When considering the open crack analogy, localization only appears for a severely damaged beam. It can then be understood as an indicator of the damage level of the global structure.     

H型钢梁与RHS柱半刚性连接节点的性能研究

H型钢梁与RHS柱的端板栓接节点是一种新型的半刚性连接节点,本文通过足尺试验与有限元软件分析,研究其受力性能.结果表明,端板栓接节点的承载能力可达焊接节点的85%,但转动能力明显大于焊接节点,抗震性能也明显优于焊接节点,具有良好的运用前景.