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1、论文题目：半刚性连接钢框架稳定分析与优化设计S e m ir i g i dc o n n e c t i o no ft h e ；t e df r a m e w o r kforSemn-rlgndC O n n e c t l o nt l l es t e e lt r a m e w o r k研究生姓名：J 宠义导师姓名、职称：x I J , J , 渝教授罗连生教授级高工申请学位门类：专业名称：工学结构工程论文答辩日期：2 0 1 2 年0 4 月学位授予单位：重庆交通大学答辩委员会主席：罗连生评阅人：罗连生2 0 1 2 年4 月肖光宏1 83 0 2 4重庆交通大学学位论文
2、版权使用授权书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。本人授权重庆交通大学可以将本学位论文的全部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。同时授权中国科学技术信息研究所将本人学位论文收录到 M yt 对，节点弯矩一转角曲线强化刚度为警墨，柳。2 。4 2 弯矩一转角曲线参数计算方法弹性抗弯承载力M 。与初始转动刚度S ，埘口1 倒1 ) 弹性抗弯承载力M 。计算第一排螺栓处端板板段、第一排螺栓、节点域柱腹板达到承载力设计值时对应的节点弯矩M 印、M 6 、
3、M 。；M 。取三者的最小值，即M e = m i n m 印，Mb ，Ms la端板板端均为两边支承类板端，承载力设计值为：甲=竺Z + 鱼垒匕6 e f3 e w第一排螺栓处端板板段所控制的节点抗弯承载力设计值为： M 印= 垡婴单个螺栓的抗拉承载力设计值为? = 0 8 P 。第一排螺栓所控制的节点抗弯承载力设计值为：M b = = m N 7 Z y 少l节点域抗剪承载力设计值所对应的节点弯矩为：弘= 詈工k = 导舌k 33 3( 2 1 2 )( 2 1 3 )( 2 1 4 )( 2 1 5 )2 ) 初始转动刚度S J ，柳计算初始转动刚度S ，删时，需要计算节点弯矩M 为M
4、。时的节点转角丸，第二章半刚性连接分析的基本理论2 1屈服抗弯承载力M y 和割线转动刚度S jM ，的计算方法为，分别计算第一排螺栓处端板板段受弯屈服、第一排螺栓受拉屈服、节点域柱腹板受剪完全屈服时的节点弯矩M 咧、M 妙、M 砂；M ) ，取 三者的最小值，即鸭= m i n 膨啊，M 砂J 。第一排螺栓处端板板段受弯完全屈服时的承载力计算公式为：N 啊=盥+ 鱼! ：蔓墨垒4 e l2 e w( 2 1 7 )M 秽与M 印的计算公式与公式2 3 9 相同；M 砂与M 6 的计算公式与2 4 0 相同。单个螺栓受拉屈服承载力为；= 厶彳。对于节点域受力特性的分析，考虑节点域周围板件的约束
5、作用，尤其是两侧柱翼缘的作用，节点域完全屈服时的弯矩M 卵计算公式为：M 秒= M ，+ K ，。3 夕( 2 1 8 )巧= 詈嚣+ 詈等弦f 啦、笳一节点域左、右侧柱翼缘厚度； ，啦、一节点域左、右侧柱翼缘截面惯性距；以一节点域发生剪切屈服时的剪应变，f 。 以2 吾强化刚度当节点弯矩M ，比屈服弯矩M ，大后，节点M - 矽曲线强化后的刚度为等量，删。当各个不同的部件对节点作用使之屈服时，其强化后的节点刚度具有所不同，通常，当板件屈服后，节点强化后的节点刚度很小；当螺栓屈服后，节点强化后的节点刚度很大。 端板板段全塑性抗弯承载力根据公式2 4 3 计算，螺栓极限抗拉承载力计算公式为1 2
6、 3 ：孵= 五4( 2 2 0 )厶一螺栓的极限抗拉强度。当咧? 时，为螺栓强，端板弱“ ，I 玟E h E = 0 0 3 ：，一t丝以= ：誉q群第二章半刚性连接分析的基本理论当 ：时，为“螺栓弱，端板强”，取毛E = 0 0 5 。2 5 端板连接抗弯承载力在框架设计中，为了考虑半刚性节点连接对梁柱的影响，需要获得以下几个特征信息在：转动能力，抗弯承载力以及转动刚度。现今国外研究人员已经研究出了一部分计算半刚性节点抗弯承载了的方法，这些方法基本采用了对称加载，而且不考虑作用在节点上的剪力。在工程建设中，母材的强度大都低于焊缝强度，因此，为了简化分析，通常考虑其它节点部件先于焊缝破坏。本
7、节对端板连接组合节点进行分析，其基本模型见图2 7 。r _ -矗w c固材忍朋 薄ta wt 2 ，努砖霹，坩删餐羹噬1 r留 = 生7 i 立b2图2 7 端板组合节点承载力基本模型F i g u r e2 7E n d p l a t ec o m b i n a t i o nb a s i cm o d e lt h eb e a r i n gc a p a c i t y2 5 1 各构件的承载力分析2 8 ：柱腹板受压承载力3 1由腹板及其加劲肋的来承担压力，其计算公式如下：，= E W e 向础+ 凡A 戤= k w c t 口W 。矗。t w k + 2 后岬f 。b 。厶
8、。( 2 2 1 )式中，A w = t y b + 2 乙，+ f p + 5 ( 乞+ ) 一柱腹板抗压有效计算宽度见图凡脚，岛尉一各为柱腹板与加劲肋抗力；w c = 1 ，k 帆。一柱轴向压力对腹板局部受压稳定性影响系数；f 玳一柱腹板的厚度；r 。，仇一加劲肋厚度与外伸宽度；图2 8 柱腹板抗压有效计算宽度F i g u r e2 8T h e w e bc o l u m nc o m p r e s s i v ee f f e c t i v ec a l c u l a t i o nw i d t hk 。= 陬坨洲5 矧霉；其中，A p = 0 9 3 2，设有加劲肋时，A
9、 p = 0 。( 2 2 2 )盯n ，怫柱腹板与翼缘圆角根部名义应力仃乱邺0 5 f c ，见图2 9 。f1 K _ 丽霭i 雨黜5( 2 2 3 )I17其中，端部节点与内部节点两侧连接同时受负弯距作用时：1 ；内部节点两侧连接受同转动方向弯距作用时= 1 5 ；内部节点两侧连接构造与受力都对称时夕= 0 。A w = A 。一2 b e 0 + O w + 2 ) k ；A 。柱横截面面积。T 奸；V |星图2 9 柱腹板，翼缘处名义应力F i g u r e2 9T h ew e bc o l u m n , t h ew i n ga tt h ep r o x i m a ln
10、 o m i n a ls U e s s2 4第二章半刚性连接分析的基本理论梁翼缘受压承载力抗力公式为：。：= A 肘= 1 4 厶锄( 2 2 4 )厶一为梁翼缘抗拉强度设计值，外力作用点位于钢梁下翼缘形心的位置。板内纵向分布的钢筋受拉承载力拉力公式为：，3 = m i I l k 彳。；槲刊( 2 2 5 )3 = A ，厶( 用于计算按完全剪力连接节点)( 2 2 6 )彳。一配筋截面的面积；厶钢筋抗拉强度的设计值；孵一单个剪力连接件抗剪设计强度；玎一剪跨区剪力连接件的数量；单排螺栓承受拉力时的承载力计算公式为：4 = 2 4 肘= 2 x O 9 厶厶( 2 2 7 )E 削一单个螺
11、栓的抗拉承载力；厶一螺栓抗拉强度设计值；彳曲一螺栓受拉截面面积。柱翼缘受弯承载力柱翼缘受弯承载力计算采用等效T 形件的方法，计算公式为：5 f = m i n 阪几础；儿剐J( 2 2 8 ) F f c d l , R d = 豁赢二茹鬲f ，F f c $ 2 , P , d = 塾宅等婴，5 ，一第i 排螺栓受拉时柱翼缘受弯承载力。k =仃。，弦1 8 0 M P a盯。，弦 1 8 0 M P ak 一框架柱受压弯作用在翼缘产生的纵向应力对翼缘局部受弯的影响系数；盯。，斥一柱翼缘处名义应力；厶一柱翼缘抗压设计强度，常取盯。，w o 5 厶； 弦桂翼缘受弯等效T 形构件的宽度，常取0 ，
12、声= 4 ，+ 4 m ，当为单排螺栓受拉时，卿。夕= 4 m ，聊、d H 由端板的构造与螺栓的排列情况确定，见图2 7 ，盯一0一一强O 一一挚，llt一一厂一2 一。端计舁公瓦为：却- - m i n F , e 儿魁；珐砌J F e p , t l , R d = 耥F e p , t 2 , R d = 堑筹竽聊耐，。：o 2 5 f ：乙，珂。= m i n t e ；1 2 5 ，押耐；P 。l厶一端板的抗拉强度设计值；0 ，端板的受弯等效T 形构件宽度，够。p = d i 一。+ 4 m ；d H 、m 一由螺栓的排列方式与端板的构造情况确定，见图2 7 、图2 1 0 ；其中
13、，下图中a w 端板连接与梁腹板焊缝高度。图2 1 0 梁与端板的连接构造F i g u r e2 10T h eb e a ma n d e n dp l a t ec o n n e c t i o ns t r u c t u r e柱腹板受拉时的承载力计算公式为：F R d ，j = F = l b 酊，r , w c t 。c f 帅c(2。30)wc,tR d3 0 R d l j = t。p 嘻“ c ) 灿cL | z b 曝l 滞c2b 噎l 。f c哆一柱腹板受剪区域内剪力影响系数；6 棚。一柱腹板抗拉有效计算宽度。梁腹板受拉承载力a)9bC29g222一C幺乙第二章半刚性
14、连接分析的基本理论计算公式为： 8 f = “ 6 f 。6 钿b 呵l 劬2l 蟛。p6 ，一梁腹板抗拉时的有效计算宽度；f y w b 一梁腹板抗拉强度设计值。柱腹板抗剪承载力计算公式为： = 等= 警当= 0 时，取9 = 0 0 ；，肘一框架端部节点柱腹板抗剪承载力设计值。2 5 2 组合节点抗弯承载力( 2 3 1 )( 2 3 2 )计算公式为：M J ，脚= G ，B ，础)( 2 3 3 )B 甜一节点的抗弯承载力为各受拉部件的设计抗拉承载力；办，一各排受拉部件与压力作用点之间的距离的乘积。厂一受拉部件的排数，由上至下第一排为板内钢筋，第二排为第一排高强螺栓，依次往下。E 。脚
15、的确定：1 ) 抗剪与抗压校核吒船孚E l 。鼢 1C l ，肘2( 2 3 4 )2 ) 抗拉校核E ：削的确定：f l ，脚，3铪叫；引( 2 3 5 )( 2 3 6 )3 7 )E 2 捌7 lC 2 。脚，8 1( 2 3 8 )吃对= m i n I F 肘厂死对；厂瓦雕；1 V w p 厂, R d 只，刷； 。； 。； 。； 。( 2 3 9 )E ，削的确定：1 ) 抗剪与抗压校核c ，黝丁V w p R d c 。剧一只：。肘E 3 ，剐，l 一互l ，肘一E 2 ，尉只3 ，脚。2 一f 1 肘一E 2 ，肘( 2 4 0 )2 ) 抗拉校核( 仅考虑第二排螺栓作用)E 3 剧5 2f 3 。尉6 2E 3 。肘7 ，2正3 刖8 t 23 ) 抗拉校核( 第一、二排螺栓一起作用)C 2 剧+ E 3 ，肘。5 。( 1 + 2 )E 2 ，戤+ 互3 ，础，6 ，( 1 + 2 )E 2 J 搿+ C 3 ，剧。7 ，( 1 + 2 )E 2 ，肘+ E 3 ，魁。s ，( I + 2 )( 2 4 1 )( 2 4 2 )第二章半
