半刚性连接钢框架的时程分析{}(一)

半刚性连接钢框架的时程分析半刚性连接钢框架的时程分析 一一 马翠玲1 孙颂旦2 华建兵1 孙爱琴1 1 合肥学院 合肥 230022 2 宣城柏庄置业有限公司 宣城 242000 摘要 为了探讨不同梁柱节点钢框架抗震性能的差别 本文结合工程实际 设计了10个系列 共50个有限元试件 通过ANSYS分析软件 对框架 进行时间历程分析 来探讨框架层数 框架跨数 尤其是梁柱连接 节点的转动刚度等参数对钢框架抗震性能的影响 分析表明 半刚 性钢框架结构在地震荷载作用下具有良好的抗震性能 关键词 半刚性钢框架 地震荷载 有限元 时程分析 Time history Analysis of Semi rigid Steel Frames MA Cuiling1 SUN Songdan2 HUA Jianbing1 SUN Aiqin1 1 Hefei Univercity Hefei 230022 2 XuanchengBaizhuang Company Limited Xuancheng 242000 Abstract In order to research of the seismic performance of semi rigid steel frames the paper design 10 series altogether 50 of finite element analytic models Furthermore the time history analysis is discussed in this paper to investigate the relations between frame parameters of semi rigid steel frames these parameters include the frame s floor number the frame s span number and the frame s damp especially the rotation stiffness of beam to column connections Comparing with the steel frame structure semi rigid steel frame structure under seismic loading has a good seismic performance Keyword semi rigid steel frame earthquake load finite element time history analysis 1 引言 钢框架结构具有强度高 塑性 韧性好 重量轻 特别适合动力荷 载下工作的特点 在实际工程中钢框架得到越来越广泛的应用 其 中梁柱节点是钢框架中的关键连接部分 大量的试验证明 在荷载 作用下 钢框架的实际梁柱连接性能总是介于理想的刚接和铰接之 间 即半刚性的连接 半刚性节点初始转动刚度 1 一般在600 make smallpic this 600 1800 src file C DOCUME 1 ADMINI 1 LOCALS 1 Temp ksohtml wps clip image 6481 png width 137 height 23 之间 具有较好的延性及耗能能力 2 3 可以大大降低震害 4 但是由于半刚性连接的复杂性和多样性 相应的理论和试验研究 尚应进行进一步发展 本文的目的就是对半刚接钢框架在地震作用 下的力学性能 予以探讨 2 1例证 半刚接悬臂梁分析验证 为了验证使用ANSYS软件在组合结构有限元建模过程中的正确性以及 使用建立的模型进行分析计算的可靠性 通过对以下算例的计算 以验证使用ANSYS软件建模和计算分析的准确程度 如图1所示半刚接悬臂梁承受集中荷载 P1 20kN P2 10kN 梁端采 用半刚接 梁的长度L 2000mm 梁的截面采用Hxx00 makesmallpic this 600 1800 src file C DOCUME 1 ADMINI 1 LOCALS 1 Temp ksohtml wps clip image 6837 png width 13 height 14 150600 makesmallpic this 600 1800 src file C DOCUME 1 ADMINI 1 LOCALS 1 Temp ksohtml wps clip image 31055 png width 13 height 14 6600 makesmallpic this 600 1800 src file C DOCUME 1 ADMINI 1 LOCALS 1 Temp ksohtml wps clip image 9698 png width 13 height 14 8 计算悬臂梁的端部竖向位移 采用ANSYS计算与线性简化计算 两种计算方法 其结果见表1 观察表中计算结果 两种方法的计算 结果非常接近 ANSYS分析中单元模型采用Beam189 BIN14单元 600 makesmallpic this 600 1800 src file C DOCUME 1 ADMINI 1 LOCALS 1 Temp ksohtml wps clip image 13555 png width 484 height 147 图1半刚接悬臂梁尺寸图 Fig 1 Semi rigid cantilever beam size plan 表1 半刚接悬臂梁ANSYS与线性简化计算结果对比表 单位 mm Table 1 Comparative table between ANSYS and calculated results with the linear simplified Unit mm 2 2有限元框架的详细参数 有限元框架结合工程实际建立 框架梁柱均为H型截面 材料均为Q2 35 框架试件截面尺寸详见表2 表中所有框架试件的梁柱截面尺寸 由3D3S软件设计 设计依据如下 表2 框架试件截面尺寸图 Table 2 The section size for frame sample 2 2有限元框架的详细参数 有限元框架结合工程实际建立 框架梁柱均为H型截面 材料均为Q2 35 框架试件截面尺寸详见表2 表中所有框架试件的梁柱截面尺寸 由3D3S软件设计 设计依据如下 表2 框架试件截面尺寸图 Table 2 The section size for frame sample 2 2有限元框架的详细参数 有限元框架结合工程实际建立 框架梁柱均为H型截面 材料均为Q2 35 框架试件截面尺寸详见表2 表中所有框架试件的梁柱截面尺寸 由3D3S软件设计 设计依据如下 表2 框架试件截面尺寸图 Table 2 The section size for frame sample 2 2有限元框架的详细参数 有限元框架结合工程实际建立 框架梁柱均为H型截面 材料均为Q2 35 框架试件截面尺寸详见表2 表中所有框架试件的梁柱截面尺寸 由3D3S软件设计 设计依据如下 表2 框架试件截面尺寸图 Table 2 The section size for frame sample 2 2有限元框架的详细参数 有限元框架结合工程实际建立 框架梁柱均为H型截面 材料均为Q2 35 框架试件截面尺寸详见表2 表中所有框架试件的梁柱截面尺寸 由3D3S软件设计 设计依据如下 表2 框架试件截面尺寸图 Table 2 The section size for frame sample 2 2有限元框架的详细参数 有限元框架结合工程实际建立 框架梁柱均为H型截面 材料均为Q2 35 框架试件截面尺寸详见表2 表中所有框架试件的梁柱截面尺寸 由3D3S软件设计 设计依据如下 表2 框架试件截面尺寸图 Table 2 The section size for frame sample 2 2有限元框架的详细参数 有限元框架结合工程实际建立 框架梁柱均为H型截面 材料均为Q2 35 框架试件截面尺寸详见表2 表中所有框架试件的梁柱截面尺寸 由3D3S软件设计 设计依据如下 表2 框架试件截面尺寸图 Table 2