半刚接钢框架柱的计算长度系数

论文摘要

本文在总结了国内外对半刚接钢框架柱的计算长度系数研究的基础上,分别按照梁有侧移和无侧移两种失稳形式,采用螺旋弹簧模拟节点的半刚性,考虑了节点半刚性及柱两侧节点刚度不同时的相互影响,引入了连接相对柔度u和梁柱相对转角的分配系数α,弥补了子结构法的不足,得到了横梁线刚度修正系数β的计算公式,进而得到了半刚接钢框架柱的计算长度系数公式。研究结果表明:节点的半刚性特性对柱子的计算长度系数有明显的影响,影响程度与节点的构造、转角发展以及节点刚度比值有关。半刚接钢框架柱的计算长度系数公式与《钢结构设计规范》中刚接框架柱的计算长度系数公式在形式上完全相同,公式中的梁柱线刚度比考虑了节点半刚性及柱两侧节点刚度不同时的影响。通过对工程实例的计算,分析了半刚接钢框架在水平荷载和竖向荷载作用下,有侧移和无侧移失稳两种情况下柱的计算长度系数,并分别与节点为完全刚性连接时及按照子结构法所计算的计算长度系数进行了比较,分析了梁柱节点转角发展系数对柱的计算长度系数的影响研究结果表明:半刚性对有侧移和无侧移钢框架柱均有影响,对有侧移的影响较无侧移情况更为显著,且随着节点转角的发展,半刚性的影响增大。将本文的计算公式计算的结果与子结构法的计算结果相比较表明,由于考虑了柱子两侧节点刚度不同时的相互支援,柱的计算长度系数有所减小,且有侧移失稳情况下的减小幅度较大。柱子两侧半刚性节点刚度差值愈大,计算长度系数减小幅度愈大。因此,建议在计算半刚性连接框架时,尤其当柱子两侧半刚性节点刚度差值较大时,应按照本文提出的公式进行计算,这将获得比子结构法更精确的解。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 半刚性连接钢框架柱计算长度研究现状
• 1.2.1 国内研究现状
• 1.2.2 国外研究现状
• 1.3 本文研究目的、内容及意义
• 第二章 半刚性连接的特性及数学模拟
• 2.1 概述
• 2.2 半刚性连接的类型
• 2.3 连接的特性
• 2.3.1 连接弯矩—转角曲线的非线性
• 2.3.2 连接加载与卸载条件下的性质
• 2.4 半刚性连接的数学模拟
• 2.4.1 线性模型
• 2.4.2 多项式模型
• 2.4.3 B样条模型
• 2.4.4 幂函数模型
• 2.5 上下翼缘角钢连接节点的三参数计算公式
• ki'>2.5.1 上下翼缘角钢连接节点的初始刚度R_ki
• 2.5.2 上下翼缘角钢连接节点的形状参数n
• u'>2.5.3 上下翼缘角钢连接节点的极限弯矩承载力M_u
• 2.6 半刚性连接钢框架梁的单元刚度矩阵
• 2.7 半刚接框架梁柱相对转角分配系数
• 2.8 本章小结
• 第三章 半刚接钢框架柱计算长度系数修正公式的建立
• 3.1 概述
• 3.2 子结构法计算半刚接框架横梁线刚度修正系数
• 3.3 无侧移半刚接钢框架柱的计算长度系数修正公式
• 3.3.1 基本假定
• 3.3.2 公式推导
• 3.4 有侧移半刚接钢框架柱的计算长度系数修正公式
• 3.5 本章小结
• 第四章 工程实例
• 4.1 算例一
• 4.1.1 节点基本参数计算
• 4.1.2 各柱计算长度系数的计算
• 4.2 算例二
• 4.2.1 节点基本参数计算
• 4.2.2 各柱计算长度系数计算
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 技术创新点及结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录