文档介绍：湖南大学
博士学位论文
半刚性连接平面钢框架结构弹塑性分析及抗震性能研究
姓名:胡习兵
申请学位级别:博士
专业:结构工程
指导教师:沈蒲生;舒兴平
20070201
摘要在传统的钢框架结构设计中,人们通常将梁柱节点连接假设成完全刚接或理想铰接,以方便计算。事实上,大部分梁柱节点的连接性能介于两者之间,属于半刚性连接节点的范畴。大量的研究表明,节点连接的半刚性对钢框架内力、位移、结构的极限承载力以及结构动力性能的影响相当大,不容忽视。针对半刚性梁柱连接节点的非线性性能对钢框架结构受力性能的影响,本文⒏莅敫招粤咏诘愕牧ρ阅埽岢隽艘恢质屎嫌谝话闫矫娓纸峁沟分析、弹塑性静力分析、弹性时程分析和弹塑性时程分析的结构计算分析新模型。该方法能克服传统计算模型所不能处理的问题,且使用方便。⒃诹褐砺鄣幕∩希ü拚ピ5淖=牵灰品匠蹋频剂税敫招粤接平面钢框架结构的弹性刚度矩阵和几何刚度矩阵。根据小变形叠加原理,推导了半刚性连接杆单元在任意荷载作用下的杆端内力计算公式。在上述基础上,进行了半刚性连接平面钢框架结构的二阶弹性分析和二阶弹塑性分析,同时采用镅员嘀屏讼嘤Φ慕峁狗窍咝苑治黾扑愠绦颍⑹褂酶贸绦蚪辛舜量的计算,分析了梁柱节点连接的半刚性对结构的节点位移、单元内力、二阶效⑻岢隽税敫招粤悠矫娓挚蚣芙峁沟奈榷ǹ刂萍蚧椒ê徒峁乖诰擦稍作用下的简化计算方法。利用该方法,分别可以求解结构楼层的临界重力荷载和⒂,进行半刚性连接平面钢框架结构的弹性时程分析和弹塑性时程分析,并使用镅越辛讼嘤Φ慕峁辜扑惴治龀绦虮嘀疲并使用该程序进行了大量的计算,分别分析了连接的半刚性对无柱间支撑和有柱间支撑平面钢框架结构在地震荷载下的结构反应特性。研究发现:无柱间支撑钢框架结构对连接的半刚性性能非常敏感,在高层钢框架结构中不宜使用转动刚度较小的半刚性连接形式。⒏菪”湫蔚釉恚岢隽税敫招粤悠矫娓挚蚣芙峁箍拐鸺蚧扑悴模型,推导出了结构的楼层侧移和抗侧刚度近似计算公式,并求出了半刚性连接钢框架结构柱的反弯点高度计算公式。通过分析结构楼层的几何参数对结构基本公式。通过算例分析表明:本文所提的层模型和近似计算公式都具有较高的计算主要作了以下方面工作:应和结构极限承载力的影响程度。任意荷载作用下的结构内力和侧移。自振周期的影响,拟合出了半刚性连接平面钢框架结构基本自振周期的近似计算半刚性连接平面钢框架结构弹塑性分析及抗震性能研究¨
精度,可以用于半刚性连接平面钢框架结构的抗震初步设计。关键词:钢框架结构;半刚性连接;杆单元模型;层模型;弹塑性分析;时程分析;刚重比;自振周期博士学位论文
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:/乃雹舻作者签名:吻反习名作者签名:—献司亏喳日期:秒昊试拢耆日期:御年岁月西日日期:函哕年岁月,夕学位论文原创性声明学位论文版权使用授权书湖南大学本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。⒈C芸冢年解密后适用本授权书。⒉槐C芩妗朐谝陨舷嘤Ψ娇蚰诖颉啊獭本学位论文属于
第绪论引言连接分类及常用连接做法在钢框架的传统分析和设计中,通常是将钢框架结构梁柱节点连接假设成完全刚接或理想铰接。完全刚接的假设意味着框架发生变形时梁柱之间没有相对转动,其夹角保持不变,而理想铰接的假设意味着梁与柱之间不能传递弯矩,并且用铰连接在一起的梁与柱将独立地发生转动。通过这些假设,在进行钢框架的分析和计算时,计算量将大大减小。但采用理想假设模型在很多情况下其计算结果都不是很合理,包括结构的内力、位移以及结构的极限承载力等⋯。事实上,钢框架结构的梁柱连接节点在外部荷载作用下,由于其材料本身的非线性、节点连接区域各组成部件的非线性以及由此而引起的几何非线性饕J荘.△效应挠响,使得结构整体、结构构件和结构连接区域对荷载的反应既是材料非线性,又几乎工程中所使用的梁柱连接节点所具有的转动刚度,均处于完全刚接与理想铰接的极端情况之间,属于半刚性连接的范畴。在钢框架结构的梁