基于连接单元法的半刚性钢框架分析

摘要

传统的钢结构设计中，通常将钢结构节点连接视为完全刚接或理想铰接，这样简化了分析计算。试验研究和工程实践表明，钢框架梁柱节点的连接性能总是介于理想的刚接和铰接之间，呈半刚性。为合理确定钢框架的实际受力性能，应在钢框架的内力分析中考虑实际连接情况—半刚性连接。我国《钢结构设计规范》(GB50017－2003)仅提及了半刚性连接概念，但如何实现半刚性连接的设计计算、构造要求，规范未予以明确，导致工程设计时无法实现。因而，有必要对半刚性连接及半刚性连接钢框架进行系统深入的研究，制定出半刚性连接的设计计算方法和构造措施。
　　 本文从半刚性连接的构造和连接特性出发，研究半刚性连接钢框架；总结了国内、外的研究成果，针对典型半刚性连接选择适当的连接模型，利用求解变刚度梁的方法，将“连接”从半刚性钢框架梁柱中分离出来，参照弹簧单元，建立连接单元的模型，推导了连接单元的刚度矩阵，并举出半刚性钢框架算例，说明连接单元在位移法中的应用；对比考虑与不考虑连接长度时的半刚性钢框架的弯矩和水平侧移，得出了连接长度、连接刚度对半刚性钢框架内力及变形分析的影响。阐述了连接单元法应用于半刚性钢框架二阶效应分析的计算方法和步骤，分析了连接单元法的特点，提出了今后研究的方向。
　　 本文研究成果和提出的计算方法，可应用于半刚性钢框架内力分析和变形计算，对半刚性连接钢框架的受力及变形计算具有理论和实用价值。