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1、第1l期廣東土木與建筑No．112008年11月GUANGDONGARCHITECTURECIVILENGINEERINGN0V2008半剛性梁柱節(jié)點性能探討李國輝1張小良2(1、廣東省建筑設計研究院廣州510010；2、廣東工業(yè)大學廣州510075)摘要：在多、高層鋼結構中梁柱節(jié)點是保證結構整體受力性能的重要部位，剛性連接受力性能好，但施工難度大；鉸支連接構造簡單，但剛度和耗能性能差，對結構抗震不利；半剛性連接兼有兩者的優(yōu)點，在鋼框架中應用會取得較好的綜合經濟效益，文中對半剛性連接的梁柱節(jié)點性能進行研究，供設計人員參考。關鍵詞：梁柱節(jié)點；半剛性連接；彎矩一轉角
2、曲線；滯回模型在鋼框架結構的分析和設計中．通常將梁柱連在理想鉸接條件(軸)和完全剛性條件(軸)之接簡化成理想鉸接或完全剛接．前者意味著梁柱之間：②半剛性連接的關系在全部加載范圍內一般呈非間不能互相傳遞彎矩．鉸接的梁柱將彼此獨立地發(fā)線性；③在同一個連接中，初始剛度()大于切線剛生轉動：后者意味著框架變形時相鄰的桿件之間沒度()；④當彎矩相同時，連接的柔性越大則值有相對轉動．即梁柱之間的初始夾角保持不變越大．柔性大的連接在相鄰桿件之間的彎矩就較小雖然利用上述理想化的連接假定大大簡化了分在半剛性連接中．連接的非線性特性取決于很多析和設計過程．但預計的框架結構反應可能是
3、不實構造因素，主要包括：①連接組合材料不連續(xù)．連接是際的．因為在荷載作用下某些連接總要傳遞部分彎由螺栓及型鋼，如角鋼、短T型鋼等將梁柱組成．這矩并產生一定的轉角變形．因此理想鉸接和完全剛種形式使得不同加載階段各組合件之間會產生相互接只是代表了實際結構中連接的極端條件為了確滑移和錯動：②連接組合中一些組合件產生局部屈定框架的實際受力性能．在結構分析中考慮框架梁服，這是引起連接非線性特性的主要原因：③連接組柱連接半剛性的影響是必要的合中的螺栓孑L、螺栓、連接件(角鋼、端板)以及構件之間的承壓接觸引起應力和應變集中：④連接附近1半剛性梁柱連接的特性處梁和柱的翼緣、腹板
4、的局部屈曲；⑤在外荷載作用下整體的幾何變化梁柱連接主要起著在梁柱之間傳遞彎矩、剪力、連接的非線性決定了連接在不同加載過程中連軸力和扭矩的作用在平面問題的研究中．扭矩的影接剛度是非線性變化的．從而給連接的分析和計算響可以忽略，同時對于大多數梁柱連接，軸向變形、增加了很大的難度初始剛度R在連接分析中顯剪切變形與轉動變形相比都很小．因而從實用的目的得相當重要．隨著加載的進行。切線剛度逐漸減小來看．只需考慮梁柱連接的轉動變形。在梁柱連接中，彎矩一轉角(肛)關系最能反映變形和承載力性能，2連接性能的模擬圖1為常用半剛性梁柱連接的一關系曲線及其典型特性曲線2．1線性模型從圖
5、1可見：①所有連接顯示的特性均處這是較易獲得且較簡單的一種模型．一般是應用連接的初始剛度尺來表示整個加載過程中的連接剛度，由于半剛性連接中尺大于加載期問任何點的切線剛度．因此用該模型模擬的連接會過高地估計了連接的剛度．特別是在連接屈服階段．切線剛度很小．會造成較大的誤差為了改善該模型．研究人員提出了雙線性模型．圖1常用半剛性梁柱連接曲線及其典型特性曲線即用2條直線來模擬連接特性，分別以初始剛度尺142008年11月第l1期李國輝等：半剛性梁柱節(jié)點性能探討NOV2008No．11來確定和利用達到一定彎矩時削弱后的切線剛度來化剛度；C為是控制曲線斜率的常數。、RR如
6、由模擬，從而更接近于試驗的曲線。同濟大學的解析法確定，C根據擬合曲線按經驗確定。研究人員通過對近140個試驗節(jié)點的數據分析．建立了強化雙線性分析模型，如下式：3半剛性連接的滯回關系Rkit(40)(1)I在罕遇地震作用下．多高層鋼結構會出現相當大式中：為連接的初始剛度；眠為連接的極限彎矩。的塑性變形．并呈現明顯的滯回特性．導致地震的相此模型只需2個參數就可以模擬半剛性連接的應分析較困難．節(jié)點恢復力模型的研究從美國North特性，屈服后的硬化剛度用尺簡單的線性關系來表ridge、日本Kboe地震后得到各國結構工程界的重視示，雖存在一定誤差，但精度仍可滿足工程應用要
7、求。半剛性梁柱連接的滯回關系是指在“加載一卸載2．2多項式模型一再加載”的反復過程中的約束關系。試驗證明梁柱在該模型中．M一0關系用一個奇次方的多項半剛性連接卸載時的約束剛度與初始剛度相等f如式來表達．即：圖2a)。約束彎矩與梁柱相對轉角矽的滯回關系0r=C1(KM)+C2()+C3(KM)(2)如圖2b，圖中、餼、。、分別為連接的初始屈服式中：K為與連接類型及幾何尺寸有關的標準化參彎矩、塑性彎矩、初始剛度和強化剛度。數；C～C為曲線擬合常數。圖2c中采用三線性模型近似描述半剛性連接該模型較好地模擬了M一0關系．主要缺點是其約束關系的滯回關系，圖中K為連接折線剛
8、度，可曲線在某一范圍內存
