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半刚接钢框架的有限元整体分析及其影响

作者：冯东海 Publish: 2007-7-13 Hits:-

【中文题名】

半刚接钢框架的有限元整体分析及其影响

【英文题名】

The Finite Element Global Analysis of Steel Frame with Semi-rigid Connections and It's Performance

【学科专业】

结构工程

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2007-7-13

【中关键词】

半刚性连接,钢框架,连接柔性,柱脚柔性,几何非线性,材料非线性

【英关键词】

semi-rigid connection,steel frame,connection flexibility,column bases flexibility,geometric nonlinearity,material nonlinearity,finite element analysis,

【分类导航】

工业技术>建筑科学>建筑结构>金属结构>钢结构>

【论文摘要】

在钢框架的传统分析和设计中，是将框架的梁柱连接假定成完全刚接或理想铰接。虽然，上述对连接性能的理想化假设简化了钢框架的分析和设计过程，但采用理想的连接模型在很多情况下不能正确地预测结构的实际受力性能。为了合理正确地预测钢框架的实际受力性能，现行的钢结构设计规范(GB50017-2003)中虽提到了半刚性连接的概念，但是对在设计中如何应用并无具体的说明，同时也没有关于平面钢框架二阶分析的相关规定。半刚性连接不但对结构的内力及位移产生影响，而且对结构的稳定、动力特性也产生影响。目前的研究仅对这些问题提出了一些建议，但在结构设计中如何合理的把半刚性连接对结构性能的影响考虑进去，这些建议不够全面。围绕这一问题，本文对半刚接钢框架结构的性能进行了以下三方面的探讨和研究。首先，简要地介绍了半刚性节点的研究现状、各国规范梁柱连接的设计计算内容和方法、梁柱连接的类型和半刚性连接的特性、半刚性连接的M-θ_r特征曲线的拟合方法，并探讨了各国规范中外伸端板梁柱连接的设计计算内容和方法。接着，对半刚接钢框架的计算方法和设计进行了详细介绍。第二，在分析研究国内外现行框架结构非线性分析的理论计算方法及其杆...

【论文题纲】

摘要	8-9
ABSTRACT	9-11
第1章绪论	11-16
1.1 研究背景	11-12
1.2 半刚性连接钢框架整体性能的研究概况	12-13
1.3 目前存在的问题	13-14
1.4 研究目的	14-15
1.5 本文主要研究内容	15
1.6 课题来源	15-16
第2章半刚性连接分析的基本理论	16-35
2.1 半刚性连接的分类方法概述	16-19
2.1.1 Bjorhovde等人的分类方法	16-17
2.1.2 EUROCODE3分类方法	17
2.1.3 Goto等人的分类方法	17-19
2.1.4 我国李永泉、何若全、李和华等人的分类方法	19
2.2 半刚性连接类型	19-20
2.3 半刚性连接的特性	20-22
2.4 半刚性连接的数学模拟模型和数据库	22-26
2.4.1 半刚性连接的数学模拟模型	22-25
2.4.2 半刚性连接数据库	25-26
2.5 半刚性连接的研究方法	26-28
2.5.1 试验测定法	26
2.5.2 曲线拟合法	26-27
2.5.3 塑性分析法	27
2.5.4 解析法	27
2.5.5 有限单元法	27-28
2.6 各国规范对半刚性节点的规定	28-29
2.6.1 欧洲规范	28
2.6.2 美国规范	28
2.6.3 我国规范(GB50017-2003)	28-29
2.7 端板螺栓连接	29-35
2.7.1 端板螺栓连接的形式与构造	29
2.7.2 外伸端板螺栓连接失效模式	29-30
2.7.3 外伸端板螺栓连接M-θ_r曲线模型	30-31
2.7.4 外伸端板螺栓连接螺栓的计算	31-32
2.7.5 端板厚度的确定	32-35
第3章半刚接钢框架的计算方法与设计	35-43
3.1 引言	35
3.2 半刚接钢框架计算方法研究	35-37
3.2.1 梁的等效惯性矩法	35-36
3.2.2 仅考虑一端半刚性连接的方法	36
3.2.3 刚度线性化的方法	36-37
3.3 计入连接柔性影响的近似设计方法	37-41
3.3.1 非侧移半刚性钢框架设计	37-38
3.3.2 有侧移半刚性钢框架设计	38-41
3.4 梁柱相关方程	41-42
3.4.1 AISC-ASD方程	41
3.4.2 AISD-PD方程	41
3.4.3 AISD-LRFD方程	41-42
3.5 结语	42-43
第4章考虑柱脚柔性的钢框架有限元分析	43-64
4.1 引言	43
4.2 二阶效应及其简化计算	43-45
4.2.1 二阶效应	43-44
4.2.2 不同规范中二阶效应的简化计算	44-45
4.3 钢框架的分析方法及单元类型	45-47
4.4 选用连接模型	47
4.4.1 梁柱半刚性连接的模型	47
4.4.2 柱脚半刚性连接的模型	47
4.5 梁柱类型单元	47-53
4.5.1 仅考虑二阶效应时梁柱类型单元刚度矩阵	47-52
4.5.2 同时考虑二阶效应和材料塑性时梁柱类型单元刚度矩阵	52-53
4.6 半刚性连接梁类型单元	53-57
4.6.1 仅考虑半刚性连接的梁单元刚度矩阵	53-55
4.6.2 同时考虑连接柔性和材料塑性的梁单元刚度矩阵	55-57
4.7 半刚性柱脚梁柱类型单元	57-59
4.7.1 仅考虑柱脚连接柔性时单元刚度矩阵	57-58
4.7.2 同时考虑柱脚连接柔性和材料塑性时单元刚度矩阵	58-59
4.8 半刚接钢框架平衡方程的建立及求解方法	59-63
4.8.1 半刚接钢框架平衡方程的建立	59-60
4.8.2 结构非线性问题的求解方法	60-63
4.9 框架有限元分析的破坏准则	63
4.10 结语	63-64
第5章针对端板连接钢框架的有限元分析	64-78
5.1 引言	64
5.2 分析方法及计算参数的确定	64-67
5.2.1 分析方法	64-65
5.2.2 计算模型和参数的确定	65-67
5.3 端板连接对结构内力的影响	67-69
5.4 端板连接对结构位移的影响	69-73
5.5 端板连接对结构稳定性的影响	73-75
5.6 端板连接对结构周期的影响	75-76
5.7 程序的可靠性验证	76-77
5.8 结语	77-78
结论与展望	78-81
1. 结论	78-80
2. 展望	80-81
参考文献	81-85
致谢	85-86
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录	86

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.123485



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