平面半刚性钢框架静力弹塑性分析的QR法

论文摘要

钢框架梁柱连接节点的性能直接影响结构的侧移及内力,传统的钢结构设计中,梁和柱的连接一般假设为完全刚接或理想铰接,大量的试验研究表明,实际使用的连接都是介于完全刚接与理想铰接之间的半刚性连接。将半刚性连接简化为完全刚性连接将低估框架的侧移量而高估框架稳定极限承载力,使结构偏于不安全;而将半刚性连接简化为理想的铰接将使结构设计偏于保守,增加钢材用量。为了更合理的进行钢结构设计,必须考虑结构梁柱半刚性连接的影响。本文对平面半刚性连接钢框架进行了研究,根据大位移小变形理论,采用梁柱法和稳定函数推导了梁柱结构考虑几何非线性、材料非线性及梁柱半刚性连接时的单元刚度矩阵,并用Kishi-Chen幂函数模型描述半刚性连接的特性。本文采用QR法研究了平面钢框架考虑几何、材料、半刚性连接三重非线性的静力问题,建立了QR法的计算格式,并采用C语言编制了相应的计算程序,用典型算例的程序计算结果分析了各种非线性因素对结构的影响。结果分析表明,结构的几何非线性、材料非线性及半刚性连接相互影响,增加了结构的侧移,并对结构的内力分布及延性产生较大影响,同时降低了结构的极限承载力。本文QR法和有限元相对比,结果精度好、未知量数目少、刚度矩阵的计算过程更为简便。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 半刚性连接钢框架研究现状
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第二章 半刚性连接的分类及其数学模型
• 2.1 概述
• 2.2 半刚性连接的连接形式
• 2.3 半刚性连接的数学模型
• 2.4 本章小结
• 第三章 平面钢框架分析的QR法
• 3.1 QR法基本原理
• 3.2 算例分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 平面钢框架二阶弹性分析的QR法
• 4.1 概述
• 4.2 几何非线性平面梁柱单元刚度矩阵
• 4.3 平面钢框架结构非线性分析
• 4.4 平面钢框架结构非线性分析的QR法及编程实现
• 4.5 算例分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 半刚性平面钢框架二阶弹性分析的QR法
• 5.1 概述
• 5.2 半刚性连接单元刚度矩阵
• 5.3 半刚性连接单元非节点荷载引起的固端力计算
• 5.4 半刚性连接钢框架二阶弹性分析的QR法及编程实现
• 5.5 算例分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 半刚性平面钢框架二阶弹塑性分析的QR法
• 6.1 概述
• 6.2 结构分析模型
• 6.3 各种杆端连接下单元刚度矩阵
• 6.4 塑性屈服准则
• 6.5 平面钢框架结构分析的破坏准则
• 6.6 半刚性平面钢框架结构二阶弹塑性分析的QR法及编程实现
• 6.7 算例分析
• 6.8 本章小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表论文情况