刚架结构中半刚性连接的特点及发展状况

1、刚架结构中半刚性连接的特点及发展状况在钢结构的分析和设讣中”我们通常总是按照梁柱连接为完全刚接或完全较楼来进行计算的*完全刚接的假定表明相邻杆件之间变形咼完全一致的.虽然刚架在荷我作用卜冇变形.但梁与林Z同的夹角保持不变，同时梁端弯矩金部或人部分传递到柱：完全饺接则表明梁柱之间可以发生独立的转动，梁端部为简支端,不能把弯矩传给柱子，上述假定与我国目前使用的规范同规定是一致的,因为这样可以使分析和设计工作大大简化，但得出的结果与结构实际的受力变形状况是有差别的，国内外研究学者所做的大量关于梁柱节点的实验和理论分析表明13H17：对丁-T程中常见的梁柱节点，It旋加的弯矩和梁林Z间关系既不是完全刚

2、接也不是完全较接，而是如图1-2所示的IF线性的半刚接关系。由于半刚性的原因，它不仅使梁柱弯矩发生改变，而且还造成刚架侧移的增加，从而使刚架二阶效应更加明显。所以刚架结构中节点形式的不同及其弯矩转角关系的非线性特征将公便结构计算结果受到一定的影响。梁通过巧点传递给柱/的内力包括剪力、轴力、弯矩以及扭矩，而本文主耍研究关F刚架平面内的问题,所以可以忽略扭矩的影响。对F通常的连接形式,变形与轴向变形相对于转动变形来说比较小，因比从实用的角度考虑,只需要进行连接转动变形的分析。纵观半刚性连接研究历程,我们发现多数学者习惯用连接弯矩的函数來衷示转动变形当对连接节点的梁端施加疔矩M时，梁与柱之间的转角为

3、0,如图18所示。在加载过程中,由于节点连接有一定的刚度,所以梁柱会同时转过一定的角度，又市丁半刚性的特点，梁柱也会出现相对的图1-8节点的转动变形转角，我们主要的研究重点在于后者，通过绘制各种连接形式卜的弯矩M与转角0关系图线，分析图线特征，建立各种模型，来近似模拟这种连接，得出结论以便更好的用设计。如图1-9为典型的半刚接弯矩转角曲线，在加载的初始阶段，肖点发生弹性变形，转角曲线近似M线，此时直线的斜率即卩点的初始刚度。随着弯矩荷载的加大,由于上述儿种因素的存在,转动刚度渐渐降低，曲线偏向横轴，呈现明显地非线性。若在加裁到某个阶段卸載,则弯矩转角关系并未按原曲线返回，而是在卸我点按线性关系

4、返回，卸投直线的斜率1j初始加载时r线的斜率几乎是相等的,为了使计算结果准确可嶽,比较稱确地模拟出不同连接形式的弯矩转角关系mi线是关键问题所在。图9典型的半刚接弯矩转角曲线半刚性连接框架研究的发展概况半刚性连接的研究开始J：上个世纪一二十年代，当时匸程师们就意识到钢框架中宙于这种连接节点的存在，其内力和变形出现新的特IE.1917年WilsonandMoore第-次研究了饼钉连接的梁柱节点的半刚性,利用几百次实验得到的数据通过分析建龙了第-个梁柱弯矩转角关系模型皿】。1936年Baker和Rathbun在假定梁柱弯矩转角曲线关系为线性的前提卜,对钢框架用倾角挠度法进行了弹件分析。从六十年代初

5、起，随着计算技术的快速发展，国内外学音对半刚牲的研究更加深入、计算结果更加耕确，1961年Lightfoot在钢框架的分析中通过引入单元刚度修正矩阵的方法对刚性连接进行修正，苴转角挠度方程采用矩阵的方法来建立，借助计算机进行了钢框架的弹性分析计算。七十年代后，随着研究的细化，针对不同连接方式如角钢连接、端板连接等，不同的计算模型被提出来，更加符合半刚性特点的非线性分析理论也是在这个时候出现的。1970年Romsladt和Subramaman将腹板双角钢连接的非线性曲线近似地川两条线段來描述，经过分析单层单跨刚架的稳定性，提出半刚性连接对柱子计算长度系数有较人的影响叫由J：幕酿数和指数函数拟合曲线的效果絞好,而且可以用表达式的方式得出，能够方便的用于设计计算,Kishi和Chen眄砂最初提出了近似的幕函数模型和齐参数指数换数模型,以后冇又对这些模型进行了改进,使之与实验曲线拟合地更加完整准确。通过参阅国内外关r半刚性连接的各种文献，我们川以发现目前研究方法主要分为三种，一种是理论方法即针对弯矩转角关系，找到与Z对应的表达式p4>p6:第:种是