考虑节点域剪切变形的半刚性钢框架弹塑性分析

摘要

在传统的钢框架结构设计中，人们往往会忽略梁柱节点半刚性连接和节点域剪切变形对结构的影响。但是节点半刚性连接和节点域剪切变形会引起钢框架结构抗侧移刚度的减小，增加结构的二阶效应，从而影响钢框架结构的内力、侧移、极限承载力以及稳定性、动力性能，所以不容忽视。针对节点半刚性连接和节点域剪切变形对钢框架结构的影响，本文主要做了以下研究工作:
　　(1)简单介绍了考虑节点半刚性连接的特点和受力性能，探讨了我国规范对节点域设计的规定与存在的缺陷，以及常用的节点域分析模型。
　　(2)运用SAP2000对八层平面钢框架结构进行二阶弹塑性分析;通过改变连接初始转动刚度、节点域转动刚度，分析讨论节点半刚性连接、节点域剪切变形对结构刚重比、内力、侧移、极限承载力以及稳定性的影响，并对钢框架结构的设计提出建议。
　　(3)运用SAP2000对平面钢框架结构进行模态分析;分析讨论节点半刚性连接和节点域剪切变形对钢框架结构自振周期的影响，随着连接初始转动刚度和节点域转动刚度的减小，结构自振周期增大，但对高阶振型自振周期的影响可以忽略。
　　(4)运用SAP2000对九层平面钢框架结构在罕遇地震作用下进行弹塑性时程分析;分析讨论节点半刚性连接和节点域剪切变形对结构顶点侧移、基底剪力和层间位移的影响;虽然结构层间位移会增加，但结构底部剪力会减小，耗能能力会提高，延性会增加，有利于结构的抗震设计。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 半刚性连接钢框架结构简述

1．2．1 半刚性连接概述

1．2．2 半刚性连接钢框架结构研究进展

1．3 考虑节点域剪切变形的钢框架结构简述

1．3．1 节点域剪切变形概述

1．3．2 考虑节点域剪切变形的钢框架结构研究进展

1．4 本文主要内容

2 节点半刚性连接及节点域剪切变形的特点和受力性能

2．1 引言

2．2 半刚性连接钢框架结构的特点及应用问题

2．2．1 半刚性连接钢框架结构的特点

2．2．2 半刚性连接钢框架的应用问题

2．3 梁柱节点半刚性连接的受力性能

2．3．1 半刚性连接的约束关系

2．3．2 半刚性连接的滞回关系

2．4 我国规范对节点域设计的规定以及存在的问题

2．4．1 我国规范对于节点域设计的规定

2．4．2 我国规范有关节点域设计存在的问题

2．5 节点域分析模型

2．5．1 Krawinklder模型

2．5．2 Nakao模型

2．5．3 Kato-Chen-Nakao模型

2．5．4 Lui-Chen模型

2．5．5 双线性模型

2．6 本文分析中各因素的实现

2．6．1 半刚性连接模型及实现

2．6．2 节点域剪切变形模型及实现

2，6．3 非线性因素的实现

2．7 本章小结

3 平面钢框架结构二阶弹塑性分析

3．1 引言

3．2 影响钢框架承载力和稳定性的重要参数

3．2．1 刚重比

3．2．2 刚重比分析算例

3．2．3 连接初始转动刚度

3．2．4 连接初始转动刚度分析算例

3．2．5 节点域转动刚度

3．2．6 节点域转动刚度分析算例

3．3 综合考虑半刚性连接和节点域剪切变形的影响

3．3．1 结构模型的设计

3．3．2 结构计算结果及分析

3．4 本章小结

4 平面钢框架结构弹塑性时程分析

4．1 弹塑性时程分析方法概述

4．2 单元刚度矩阵及单元阻尼矩阵

4．2．1 单元刚度矩阵

4．2．2 单元阻尼矩阵

4．3 弹塑性时程分析算例

4．3．1 分析模型概述

4．3．2 地震波的选取及调整

4．3．3 结构模态分析

4．3．4 结构顶点侧移时程分析

4．3．5 结构底部剪力时程分析

4．3．6 结构层间位移时程分析

4．4 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读学位期间主要的研究成果

致谢