剛架結(jié)構(gòu)中半剛性連接的特點及發(fā)展?fàn)顩r

1、剛架結(jié)構(gòu)中半剛性連接的特點及發(fā)展?fàn)顩r在鋼結(jié)構(gòu)的分析和設(shè)訃中”我們通常總是按照梁柱連接為完全剛接或完全較樓來進(jìn)行計算的*完全剛接的假定表明相鄰桿件之間變形咼完全一致的.雖然剛架在荷我作用卜冇變形.但梁與林Z同的夾角保持不變，同時梁端彎矩金部或人部分傳遞到柱：完全餃接則表明梁柱之間可以發(fā)生獨立的轉(zhuǎn)動，梁端部為簡支端,不能把彎矩傳給柱子，上述假定與我國目前使用的規(guī)范同規(guī)定是一致的,因為這樣可以使分析和設(shè)計工作大大簡化，但得出的結(jié)果與結(jié)構(gòu)實際的受力變形狀況是有差別的，國內(nèi)外研究學(xué)者所做的大量關(guān)于梁柱節(jié)點的實驗和理論分析表明13H17：對丁-T程中常見的梁柱節(jié)點，It旋加的彎矩和梁林Z間關(guān)系既不是完全剛

2、接也不是完全較接，而是如圖1-2所示的IF線性的半剛接關(guān)系。由于半剛性的原因，它不僅使梁柱彎矩發(fā)生改變，而且還造成剛架側(cè)移的增加，從而使剛架二階效應(yīng)更加明顯。所以剛架結(jié)構(gòu)中節(jié)點形式的不同及其彎矩轉(zhuǎn)角關(guān)系的非線性特征將公便結(jié)構(gòu)計算結(jié)果受到一定的影響。梁通過巧點傳遞給柱/的內(nèi)力包括剪力、軸力、彎矩以及扭矩，而本文主耍研究關(guān)F剛架平面內(nèi)的問題,所以可以忽略扭矩的影響。對F通常的連接形式,變形與軸向變形相對于轉(zhuǎn)動變形來說比較小，因比從實用的角度考慮,只需要進(jìn)行連接轉(zhuǎn)動變形的分析。縱觀半剛性連接研究歷程,我們發(fā)現(xiàn)多數(shù)學(xué)者習(xí)慣用連接彎矩的函數(shù)來衷示轉(zhuǎn)動變形當(dāng)對連接節(jié)點的梁端施加疔矩M時，梁與柱之間的轉(zhuǎn)角為

3、0,如圖18所示。在加載過程中,由于節(jié)點連接有一定的剛度,所以梁柱會同時轉(zhuǎn)過一定的角度，又市丁半剛性的特點，梁柱也會出現(xiàn)相對的圖1-8節(jié)點的轉(zhuǎn)動變形轉(zhuǎn)角，我們主要的研究重點在于后者，通過繪制各種連接形式卜的彎矩M與轉(zhuǎn)角0關(guān)系圖線，分析圖線特征，建立各種模型，來近似模擬這種連接，得出結(jié)論以便更好的用設(shè)計。如圖1-9為典型的半剛接彎矩轉(zhuǎn)角曲線，在加載的初始階段，肖點發(fā)生彈性變形，轉(zhuǎn)角曲線近似M線，此時直線的斜率即卩點的初始剛度。隨著彎矩荷載的加大,由于上述兒種因素的存在,轉(zhuǎn)動剛度漸漸降低，曲線偏向橫軸，呈現(xiàn)明顯地非線性。若在加裁到某個階段卸載,則彎矩轉(zhuǎn)角關(guān)系并未按原曲線返回，而是在卸我點按線性關(guān)系

4、返回，卸投直線的斜率1j初始加載時r線的斜率幾乎是相等的,為了使計算結(jié)果準(zhǔn)確可嶽,比較稱確地模擬出不同連接形式的彎矩轉(zhuǎn)角關(guān)系mi線是關(guān)鍵問題所在。圖9典型的半剛接彎矩轉(zhuǎn)角曲線半剛性連接框架研究的發(fā)展概況半剛性連接的研究開始J：上個世紀(jì)一二十年代，當(dāng)時匸程師們就意識到鋼框架中宙于這種連接節(jié)點的存在，其內(nèi)力和變形出現(xiàn)新的特IE.1917年WilsonandMoore第-次研究了餅釘連接的梁柱節(jié)點的半剛性,利用幾百次實驗得到的數(shù)據(jù)通過分析建龍了第-個梁柱彎矩轉(zhuǎn)角關(guān)系模型皿】。1936年Baker和Rathbun在假定梁柱彎矩轉(zhuǎn)角曲線關(guān)系為線性的前提卜,對鋼框架用傾角撓度法進(jìn)行了彈件分析。從六十年代初

5、起，隨著計算技術(shù)的快速發(fā)展，國內(nèi)外學(xué)音對半剛牲的研究更加深入、計算結(jié)果更加耕確，1961年Lightfoot在鋼框架的分析中通過引入單元剛度修正矩陣的方法對剛性連接進(jìn)行修正，苴轉(zhuǎn)角撓度方程采用矩陣的方法來建立，借助計算機進(jìn)行了鋼框架的彈性分析計算。七十年代后，隨著研究的細(xì)化，針對不同連接方式如角鋼連接、端板連接等，不同的計算模型被提出來，更加符合半剛性特點的非線性分析理論也是在這個時候出現(xiàn)的。1970年Romsladt和Subramaman將腹板雙角鋼連接的非線性曲線近似地川兩條線段來描述，經(jīng)過分析單層單跨剛架的穩(wěn)定性，提出半剛性連接對柱子計算長度系數(shù)有較人的影響叫由J：幕釀數(shù)和指數(shù)函數(shù)擬合曲線的效果絞好,而且可以用表達(dá)式的方式得出，能夠方便的用于設(shè)計計算,Kishi和Chen眄砂最初提出了近似的幕函數(shù)模型和齊參數(shù)指數(shù)換數(shù)模型,以后冇又對這些模型進(jìn)行了改進(jìn),使之與實驗曲線擬合地更加完整準(zhǔn)確。通過參閱國內(nèi)外關(guān)r半剛性連接的各種文獻(xiàn)，我們川以發(fā)現(xiàn)目前研究方法主要分為三種，一種是理論方法即針對彎矩轉(zhuǎn)角關(guān)系，找到與Z對應(yīng)的表達(dá)式p4>p6:第:種是