半刚性连接空间钢框架静动力分析
高层建筑框架结构的半解析静力分析
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高层建筑框架结构的半解析静力分析引言:我们处于一个科学进步,不断变更的时代,科学的不断进步,经济的快速发展,城市的不断更新以及变迁,促使了房地产业的不断发展,这样在全球范围内,内陆城市的高层建筑已经成为很常见的事物。
因为高层建筑不同于其他的建筑物,在建筑的结构以及框架上都有着很大的不同,尤其是在传力、抗震、抗侧刚度以及发挥材料特长等方面可以带来很强大的优越性选择,并要求可以有着很好的技术经济指标的指引。
基于上述原因,我们知道了在高层建筑结构中框架的设计以及研究有着重要的地位以及应用。
但是,我们知道,对于框架结构与基础地基的共同工作在学者以及施工者那里是比较不成熟的。
大多数都是根据以往的经验在进行施工。
这样笔者经过实际的考察就要为我们的框架结构找到一种可以简单化的,具有效率的整体设计以及初步设计。
另外,笔者在文章中主要将高层框架结构与其基础等效连续化为一个半无限大弹性地基上的薄壁筒,并以此三维模型,用半解析法分析计算受静力作用的高层框架结构与其基础地基的共同工作。
希望通过一些结论和研究,可以帮助后来者进行研究和施工。
一、研究原因我们的建筑业在改革开放之后有着十分迅速的发展,因为城市的迅速扩张,我们的高层建筑变得十分的普遍并被我们接受。
另外,我们知道在高层和超高层建筑结构的选型由于巨型框架结构在传力、抗震、抗侧刚度和发挥材料特长等方面具有很强的优越性,且具有良好的技术经济指标,这就是说,我们的巨型框架结构是有着很大的优势和特点的,并在高层建筑的结构设计中扮演了十分重要的角色。
在我们国家,上海证券大厦就是采用了这种结构,并用了半解析静力上的分析的运用。
立足于国外,日本东京NEC 办公大楼等也是很好的例证。
但是,返回到实际,我们国家在空间巨型框架结构的研究上处于刚刚起步的阶段,这些对于我们的高层建筑框架结构与基础地基共同工作的半解析静力分析有着很好的借鉴作用,作为一些珍贵的文献参考。
因为此原因,本文立足于找到一种优化的,简便的,方便的建筑学分析方式,致力于研究高层建筑空间巨型框架结构与其基础等效连续化为一个半无限大弹性地基上的加劲薄壁筒组合体,并以此三维模型,用半解析法分析计算了受静力作用的超高层建筑空间巨型框架结构与其基础地基的共同工作。
钢结构与已建建筑的衔接
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钢结构与已建建筑的衔接在现代建筑中,钢结构与已建建筑之间的衔接问题显得尤为重要。
随着建筑行业的不断发展,钢结构被广泛应用于各种类型的建筑中,如桥梁、高速公路、地铁、商场等。
在这些建筑中,钢结构与已建建筑之间的衔接问题直接影响到建筑物的安全性、稳定性和使用寿命。
钢结构的优点在于其强度高、自重轻、构造严谨、安装方便、耐久性好等。
因此,在建筑行业中得到了广泛应用。
然而,钢结构与已建建筑之间的衔接问题也是不容忽视的。
如果处理不当,可能会造成建筑物的损坏、安全隐患等问题。
为了确保钢结构与已建建筑之间的衔接质量,我们需要采取以下措施:1、做好结构设计钢结构与已建建筑之间的衔接需要从结构设计阶段就开始考虑。
在结构设计时,需要考虑到各种因素,如地质条件、风载、地震等因素对建筑物的影响。
同时,还需要考虑到建筑物的使用功能和结构形式,制定出合理的结构设计方案。
2、保证施工质量和安全性在施工过程中,需要保证施工质量,确保钢结构与已建建筑之间的衔接符合设计要求。
同时,还需要采取有效的安全措施,防止发生安全事故。
例如,在安装钢结构时,需要使用专业的安装队伍和设备,确保安装质量和安全性。
3、加强后期维护和管理钢结构与已建建筑之间的衔接需要加强后期维护和管理。
由于建筑物在使用过程中会受到各种因素的影响,如自然环境、人为因素等,因此需要定期进行检查和维护。
如果发现有问题,需要及时进行维修或更换,确保建筑物的安全性和稳定性。
钢结构与已建建筑之间的衔接问题直接影响到建筑物的安全性、稳定性和使用寿命。
为了确保衔接质量,需要从结构设计阶段开始考虑各种因素,保证施工质量和安全性,加强后期维护和管理。
只有这样,才能确保建筑物的安全性和稳定性,延长其使用寿命。
外界荷载作用下已建盾构隧道结构性状引言随着城市化进程的加快,地下空间的发展和利用越来越受到人们的。
盾构隧道作为一种常见的地下工程结构,其安全性、稳定性和耐久性一直是研究的热点。
在盾构隧道的设计和施工中,结构性的保护和控制是至关重要的,因为它直接关系到隧道的正常使用和寿命。
梁贯通式中心支撑钢框架静力和动力弹塑性分析
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梁贯通式中心支撑钢框架静力和动力 弹塑性分析周青1王伟2,3陈以一2,31.武汉市建筑设计院,武汉4300142.同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海200092 3.同济大学建筑工程系,上海200092提要:参考日本一种广泛应用的全铰接支撑钢结构体系,开发了一种适用于地震区的新型分层装配梁贯通式中心支撑钢结构体系。
该体系最大特点是采用了分层装配式构造,柱间支撑采用自研制的套筒式花篮加扁钢的形式。
竖向荷载由框架承担,水平荷载由“支撑单元”的剪力墙来承担。
为研究其抗震性能,采用ABAQUS有限元分析软件对新研制结构进行了静力和动力弹塑性分析。
在适应于本体系的侧力模式静力推覆下,结构表现出良好的延性。
动力弹塑性分析表明,地震下该体系层间剪力-层间位移滞回关系为典型的滑移型。
层间位移角最大为1/61,不超过规范要求的1/50。
关键词:梁贯通;中心支撑;钢框架;静力弹塑性分析;动力弹塑性分析;ABAQUSStatic and Dynamic Elasto-plastic Analysis of Beam-through Steel Frame with Concentric Steel BraceZHOU Qing1WANG Wei2, 3CHEN Yi-yi 2, 3 1. Wuhan Architectural Design Institute, Wuhan 430014;2. State Key Laboratory for Disaster Reduction in Civil Engineering, Tongji University, Shanghai 200092;3. Department of Building Engineering, Tongji University, Shanghai 200092Abstract: Based on the braced steel frame system with pin connection which is widely used in Japan, a new system featured by floor-by-floor assembled steel braced structure is invented to use in earthquake-prone areas. The system characterizes floor-by-floor assembled construction. A new kind of improved brace is employed as the shear element to resist horizontal loads, while the vertical loads are resisted by beam-column frame. In order to evaluate its seismic behavior, static and dynamic elasto-plastic anslysis are implemented using ABAQUS software. Static elasto-plastic anslysis by certain lateral load pattern reveal that the structure displays great ductile behavior. Dynamic elasto-plastic anslysis shows that the base shear force-story displacement relationship features typical slip hysteretic behavior under horizontal seismic ground motions. In addition, the maximum story drift angle, which is 1/61, is less than 1/50 which is required by the present Chinese codes.Key words: beam-through ; concentric brace ; steel frame ; static elasto-plastic anslysis ;dynamic elasto-plastic anslysis ; ABAQUS。
连接的半刚性对钢框架结构动力性能的影响
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H ii uX- n b g,S e useg,SuXn -i “Z e eg Cl efC iEg ei , u hUirt hns 1 8, hnP - n h h i pn g g, h- n ( oe & nien H n nei ,Cagh 40 2 f l o l n rg c g vs y a 0
n ge td i t ac lto e lce n i c lu ain. s K e wo d se lsr cu e;s mirgd c n e t n;d n mi e a ir;b ree n ;rtto p n y r s:te tu t r e — i o n ci i o y a c b h vo a lme t o ain s r g i
C ia) hn
Ab t a t A n w c lu ain mo e frt e d n mi a ay i o ln te a lme ts u tr s i p ee td b p a ig te g n rl b r sr c : e ac lt d l o h y a c n ls fp a e se lb ree n t cu e s rs ne y r lcn h e e a a o s r e ee n i e n 。w ih h st o rtt n s r g t t e d .R v e t rtt n ds lc me t q ain h g i t xo i k n lme tw t an w o e hc a o a o p n sa i n s e i d i oa o i a e n u t ,t e r i t mar f h s id h w i i s s s i p e o i dy i t o t cu sd r e n ti p p r h ac l t n m to fh r o t gd t o t l rme 8 e rsi p t ow r ,w i o s e e h f r tr i e v d i s a e .T e c uai e h d o oi na r i i se a t te u r a d h c c n i rd te su e i h l o z l i yf ef u r u s f h d r tt n o s lme t n o i f t ee n d.A d t f cso mi gd c n e t n id n mi e a ir fs e f mes cu e r n y e a o i e n eet f e h s — i o n ci sOl y a c b h v so t l r t t r s ea a z d.T e rs l f e i r o o e a u r a l h e ut o s c c l t n h w ta te d n mi e a ir o te s cu ei g e t f e c d b h e — gd b h vo fc n e t n,a d i c n o e l a uai ss o h t h y a cb h vo s l t tr r a y il n e y t e smi i e a iro o n ci o sf e r u s l nu i r o n t a n t b
钢框架梁的动力特性分析
![钢框架梁的动力特性分析](https://img.taocdn.com/s3/m/abeefcef9b89680203d8257a.png)
对 整个 框架 结构建 立非 线性 动力 方程 : [ { , + [ ] “ ̄ } + [ 。 { = M] 五 } c { "- k + I K+] △ ¨ } { }~ { }。 … ……… ……… ……… …… ( ) F 3 其 中 : ]为质量 矩阵 ; C]为 阻尼 矩 阵 ; K ]为 [ [ [
收 稿 日期 :2 1 - l 2 0 10 一 l
作 者简 介 :杜 秀 丽 ( 9 8) 女 , 西太 原 人 , 师 , 16 . , 山 讲 硕士 , 要 研究 方 向为 固 体力 学 与 结 构 工 程 。 主
钢 框 架 梁 的动力特 性分析 米
杜 秀丽 肖 湘 , ,李 捷
(.太 原 科 技 大 学 , 山西 太 原 1 00 2 ;2 3 04 .山西 焦煤 西 山煤 电集 团 机 电 总 厂 , 山西 太 原 005) 30 3
摘 要 :根 据 钢 框 架 结 构 的受 力 特 点 ,运 用有 限元 的思 想 ,提 出将钢 框 架 结 构 离 散 为梁 单 元 ,借 助 于有 限 元模
态分 析 方 法进 行 钢 框 架 的动 力 特 性 分 析 ,求 解 其 频 率 和 位 移 。 此法 为 准 确 地 分析 钢 框 架 粱 的 动 力特 性提 供 了
简便 的方 法 。
关 键 词 : 动力 特 性 ;钢 框 架 ;模 态分 析 ;有 限 元
中图 分 类 号 :T 4 . 2 G1 2 1 文 献标 识 码 :A
第 3期 ( 总第 1 6期 ) 6
21 0 1年 6 月
机 械 工 程 与 自 动 化
M ECH ANI CAL ENGI NEERI NG & AUTOM AT1 0N
钢结构设计总说明
![钢结构设计总说明](https://img.taocdn.com/s3/m/931c005cfd4ffe4733687e21af45b307e871f9ea.png)
钢结构设计总说明一、设计概述钢结构设计是建筑工程中的重要环节,其主要目标是确保钢结构的安全性、稳定性和功能性。
本设计总说明旨在为钢结构设计提供全面的指导和说明,以确保设计过程中的规范性、合理性和可行性。
二、设计依据1、国家相关法规、规范和标准,如《钢结构设计规范》、《建筑结构荷载规范》等。
2、工程合同、技术规格书等项目文件。
3、建筑、结构、水暖电等专业设计任务书。
4、地质勘察报告、环境条件等自然条件。
三、设计参数1、钢材材质:本工程采用Q345B、Q235B等钢材。
2、构件截面尺寸:根据结构计算和构造要求确定。
3、连接方式:采用焊接或螺栓连接,具体根据受力情况和使用要求4、涂装材料:采用醇酸防锈漆、防火涂料等。
四、设计流程1、方案设计:根据项目需求和条件,进行结构方案构思和比选。
2、初步设计:进行结构布置,确定主要构件截面尺寸和材料,进行荷载计算和内力分析。
3、施工图设计:根据初步设计结果,进行详细的结构施工图设计和构件加工图设计。
4、深化设计:对施工图进行深化设计,包括节点详图、构件编号和加工要求等。
5、设计审查:进行专业审查和校核,确保设计的安全性和合理性。
五、注意事项1、设计过程中应充分考虑建筑物的使用功能和荷载情况,选择合适的结构形式和材料。
2、严格遵守国家相关法规、规范和标准,保证设计的安全性和合规3、加强与各专业之间的协调与配合,确保设计的整体性和一致性。
4、对设计中出现的问题及时采取措施进行处理,确保设计的顺利进行。
钢结构厂房设计总说明一、概述钢结构厂房是一种以钢材为主要结构材料的工业建筑形式,其设计的主要目的是为了满足工业生产过程的建筑空间需求和环境保护要求。
本设计总说明旨在为相关人员进行钢结构厂房的设计提供全面的指导和建议。
二、设计原则1、满足生产工艺需求:钢结构厂房的设计应首先满足生产工艺的需求,包括生产流程、设备布置、物流运输等。
2、确保结构安全:钢结构厂房的结构设计应确保其在各种可能出现的荷载条件下都是安全的,包括风载、雪载、地震等自然力。
Y型偏心支撑半刚性连接钢框架动力性能研究
![Y型偏心支撑半刚性连接钢框架动力性能研究](https://img.taocdn.com/s3/m/921de14a69eae009581bec1a.png)
S EM I — RI GI D Co NNECTI oN S TEEL- FRA M ED S TRUCTURES
Z h a n g Ji a n c o n g Z h o u K u i
( De p a r t me n t o f Ci v i l En g i ne e r i n g,U n i v e r s i t y o f Sh a ng h a i f or Sc i e nc e a nd Te c h n o l o g y,Sh a ng h a i 2 0 0 0 9 3,Ch i n a )
t y p e o f s e i s mi c s t r u c t u r e s y s t e m. I n t h i s s t u d y,y- t y p e e c c e n t r i c a l l y b r a c e d s t e e l f r a me mo d e l s wi t h d i f f e r e n t n o d e s
支撑钢框架的抗侧刚度有很大影响 , 半 刚 性 连接 可 以 很 好 地 改 善 结 构 的 抗 震 性 能 。Y 型 偏 心 支 撑 与 半 刚 性 节 点 都 可以提高结构的抗震性能பைடு நூலகம், 两 者相 结合 的 结 构 形 式 有 很 好 的 应 用 前 景 。
关键 词 : Y 型 偏 心 支撑 ;半 刚 性 连接 ;时程 分 析 ;模 态 分 析
形 式 是 一 种 新 型 抗 震 结 构 体 系 。运 用结 构 通 用有 限元 软 件 MI D AS G E N 建 立 不 同连 接 刚度 的 半 刚 性 连 接 Y 型 偏
心 支 撑 钢 框 架 模 型 。并 对 其 进 行 模 态分 析 、 多遇 地 震 下 和 罕 遇 地 震 下 的 时程 分 析 , 得 到 各 不 同连 接 刚 度 Y 型 偏 心 支撑 钢框 架 的 自振 周 期 、 层 间位 移 、 层 间位 移 角及 顶 点 时程 位 移 曲线 。通 过 对 比分 析 可 知 , 半 刚性 连 接 对 Y 型 偏 心
钢框架半刚性连接研究与分析
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钢框架半刚性连接研究与分析摘要:在钢结构设计与分析中,都将框架的梁柱连接节点设计成理想的铰接和刚接。
一般来说,连接对转动的约束达到理想刚接的80%时,就被视为刚接;但当梁柱轴线夹角的改变量在外力作用下达到理想铰接的90%时,即可被视为铰接。
所以,半刚性连接钢框架具有其自身的特点,不能简单地将其简化为理想刚接或铰接。
关键词:钢框架半刚性连接研究性能Abstract: in the steel structure design and analysis of the frame beam-column connection will be joint design ideal of a hinged and just answer. Generally speaking, the connection to the constraints of turning to achieve the ideal just answer 80%, will be seen as just answer; But when the beam axis Angle of change under external force to achieve the ideal of hinged 90% when, can be regarded as hinged. So, semi-rigid connection steel frame has the characteristics of its own, and can’t simply it is reduced to ideal just answer or hinged.Keywords: steel frame semi-rigid connection research performance引言在钢框架设计中,一般假定梁柱连接是完全刚性或完全铰接。
然而无论是在钢框架的施工,还是试验中,各国的学者们都越来越发现实际的钢框架连接方式往往介于两者之间,既不是完全刚性连接,又不是完全铰接连接,呈半刚性连接方式。
钢框架梁柱节点结构动力特性分析
![钢框架梁柱节点结构动力特性分析](https://img.taocdn.com/s3/m/8475dd65b84ae45c3b358c69.png)
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钢框架结构 的施 工或试验 中, 际的节点 连接 方式 往往 实 介 于刚性 和铰接 两者之 间 , 既不是完 全的 刚性连接 , 不是 又 完 全的 铰接 连接 ,实际 的连 接方 式为半 刚性连 接 , 就是 也 说, 实际的梁柱节点 可 以传 递弯矩 , 但是 梁柱之 间会 产生一 个相对转角。因此 , 在设计 过程中 , 钢框架的 连接方式 轻 将 易地假 设为完全刚性连接或者铰接都是不科学 的, 要么不安 全, 要么不经济 。这使得 在未来 的钢 框架设计 趋势 中有必要
它们的求解方法参见文献 [] 2。
对于 图 1 所示的完 全刚性连接框架b : ]
=
度, 将横梁的 刚度假设 为无 穷大。采 用的半 刚性 连接的钢框
架模 型 如 图 2 。
【
一
】
另外 , 值得注 意的一点是 , 这里的钢框架模型 比较特 殊 , 即梁的质量和柱的质量 相差不大 , 这在实际工程中存在但不 是很常见 。常见的情况是梁 的质量往往 比柱大得多 , 柱的 质 量甚至可忽略不计 。
嘧, J
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03 .8
新型方钢管柱—H型钢梁半刚性连接钢框架抗震性能研究
![新型方钢管柱—H型钢梁半刚性连接钢框架抗震性能研究](https://img.taocdn.com/s3/m/8c079759ee06eff9aff80735.png)
新型方钢管柱—H型钢梁半刚性连接钢框架抗震性能研究目前,装配式钢结构正快速发展,而传统焊接节点不利于施工、抗震性能差的弊端越来越明显,急需开发新型的节点形式来满足实际工程的需要并进一步促进钢结构装配式的发展。
本文介绍了一种新型的方钢管柱-H型钢梁半刚性节点,将其应用于框架来研究其抗震性能。
主要通过足尺拟静力试验和数值模拟两种研究方法,研究了新型半刚性连接钢框架的破坏形式、滞回性能、强度和刚度退化、延性和耗能能力等,分析了不同参数对其抗震性能的影响,还建立了三维新型半刚性连接钢框架模型研究其在多遇和罕遇地震下的抗震性能,为新型半刚性连接钢框架的实际工程应用做出参考。
对足尺新型半刚性连接钢框架沿梁轴线方向施加低周往复荷载进行拟静力试验,来研究框架的破坏特征和机理、应力应变规律、滞回性能、强度和刚度退化、延性和耗能能力,试验结果表明:新型半刚性连接钢框架破坏主要发生在节点域——槽型钢梁与外套筒焊缝开裂、H型钢梁屈曲变形、外套筒和柱翼缘变形等;新型半刚性连接钢框架滞回性能较好,承载力高,延性和耗能出色,且强度退化不明显,刚度退化较平稳。
通过ABAQUS有限元软件建立与试验一致的有限元模型,将模拟结果与试验结果进行了对比,并分析了框架各部位的应力应变,结果表明:有限元模型的破坏形式、应力应变分布以及抗震性能都与试验结果较为吻合,角钢、槽型钢梁等能有效地将塑性铰外移。
以基准模型为基础,在ABAQUS中建立另外11个有限元模型,分析了节点形式、框架跨度、框架层高、轴压比对新型半刚性连接钢框架抗震性能的影响,分析表明:新型节点能够有效的将塑性铰从梁端外移至槽型钢梁边缘,发挥梁的耗能能力,提高了框架的抗震性能,新型半刚性连接钢框架刚度和承载力远大于纯焊接框架;跨度对新型半刚性连接钢框架的影响较大,跨度增大能使梁塑性铰外移并充分发展,梁先于节点破坏,提高框架耗能能力;层高对新型半刚性连接钢框架有一定影响,层高增大滞回曲线饱满度不断减小,承载力和刚度降低,耗能能力下降;轴压比对新型半刚性连接钢框架的影响尤为显著,适当的柱轴压(0.2左右)有利于改善新型半刚性连接钢框架的破坏形式和抗震性能,充分发挥梁的耗能能力,但轴压过大会导致柱先于梁破坏,大大削弱框架的抗震能力。
钢结构静力弹性分析方法
![钢结构静力弹性分析方法](https://img.taocdn.com/s3/m/a48ad703effdc8d376eeaeaad1f34693daef10b4.png)
钢结构静力弹性分析方法钢结构静力弹性分析方法对于不同的分析目的,结构计算模型和分析方法往往也不相同。
从结构设计的需要,钢结构体系的主要分析问题有:①各种荷载作用下结构线弹性内力与变形分析;②竖向荷载作用下结构的弹性稳定分析;③结构非线性反应与极限承载力分析;④结构弹性与弹塑性地震反应分析。
其中①是结构常规分析问题,当框架的规模不大(层数和跨数不多)时,可采用传统的结构分析方法如力法、位移法、弯矩分配法、反弯点法以及D 值法进行分析。
其它问题需要对结构进行二阶非线性分析(包括几何非线性和材料非线性),传统的结构分析方法已不再适应,目前多采用有限元法进行分析。
多高层建筑钢结构的体形多样、受力复杂且杆件数量较多,因此在进行静力、动力分析时,一般都借助计算机采用有限单元法来完成,计算速度快且精度较高。
多层钢框架的内力一般进行弹性分析,且构件截面允许有塑性变形的发展。
对于一般框架结构可以采用一阶弹性分析,而对侧移比较大的框架结构宜采用二阶弹性分析。
一阶弹性分析不考虑结构二阶变形对内力产生的影响,根据未变形的结构建立平衡条件,按弹性阶段分析结构内力及位移。
而二阶弹性分析考虑结构二阶变形对内力产生的影响,根据位移后的结构建立平衡条件,按弹性阶段分析结构内力及位移。
对于层数和跨数不多的多层平面钢框架模型一阶弹性分析,竖向荷载作用下可采用分层法和力矩分配法进行内力计算,水平荷载作用可采用反弯点法、改进反弯点法(D值法)进行内力计算。
对于层数和跨数较多的多高层平面钢框架模型和空间钢框架模型一阶弹性分析,多采用有限单元法进行计算。
对于钢框架的二阶弹性分析,《钢结构规范》给出了假想水平荷载法和简化的二阶弹性分析法,目前多采用有限单元法进行计算。
对于比较规则的钢框架,多采用三维杆系有限元法,即把梁和柱作为一般杆件单元处理;当结构的平面布置和竖向体型复杂,楼板开有大孔洞,或者为了实现建筑功能的转换使用了转换结构时,已不能再用单一杆件单元的计算模型去描述,而是采用具有多种单元(如弹性力学平面单元、墙元、板元、墙组元和壳元等)的全三维空间有限元法。
节点柔度对半刚性连接钢框架动力性能影响研究
![节点柔度对半刚性连接钢框架动力性能影响研究](https://img.taocdn.com/s3/m/8c1e491d55270722192ef723.png)
si ne s t he tme c r s o o i tl tr ld s l c me n oumn ba e s e rn o c ffa sa e su t f s o t i u e ft p pon a e a i p a e nta d c l f s h a g f r e o me r t d. i r id. e Ke r :se lfa swi e - gd c n e to s; o ne to e bi t d n mi nay i y wo ds t e me t s mi r i o n ci n c n c i n f xi l y; y a c a l ss r h i l i
考虑 连 接变 形 的影 响 。 国内外 对 半 刚性 连 接 钢框 架 性 能 的 研
究成 果 多数 基 于静 力 条件 , 2 近 0年 多年 来 对 半 剐性 连 接 钢框 架 的动 力性 能研 究 得 到很 大 的发 展 . 特别 是 1 9 9 4年 的 北岭 地 震 和 1 9 年 的阪 神 地 震 中 出现 了大 量 的 梁 柱刚 性 节 点 的焊 95 接 破 坏 后 , a e 和 A tn a N dr s n h等人 开始 考虑 在 强 震 区采 用 半 e
力 随 节 点 刚度 的 变4 g律 。 gb
【 键 词 】 半刚性连接钢框 架; 关 节点柔性 ; 力分析 动
[ 图分类 - T 3 【 献标 i  ̄ ] [ 中  ̄]U3 7 文 R -A 文章  ̄ 5
]o 5 6 7 (0 0 0 ~ O 5 O 1 o — 2 O 2 1 )6 0 2 一 3
江 苏 建 筑
21 0 0年 第 6期 ( 总第 1 8 ) 3 期
节点柔度对半刚性连接钢框架动力性能影响研究
半刚性连接整体钢框架拟动力试验分析
![半刚性连接整体钢框架拟动力试验分析](https://img.taocdn.com/s3/m/5ac6dbd976eeaeaad1f33040.png)
Ab ta t I h e i n o t e r m e ,i i fe s u d t a h o n c i n e we n c l m n n sr c : n t e d sg f s e 1 a s t s o t n a s me h tt e c n e to s b t e o u s a d f
1 实 验及 实验 模 型
c n u t d o h v r l s e lf a e wi e — i i o n c i n S me c n l so s a e g i e , ih o d c e n t e o e a l t e r m t s mirg d c n e t . o o c u i n r a n d wh c h o c n p o i e a x e i n a a i o h a ls e l t u t r e i n c d s a r v d n e p rme t lb ss f rt e t l t e r c u e d sg o e . s Ke r s s e lfa ;s m i i i o n c i n s u o d n m i e t y wo d : t e r me e — g d c n e t ;p e d - y a c t s r o
ห้องสมุดไป่ตู้
半 刚性 连接 整体 钢框 架 拟 动力试 验 分析
完海鹰 , 郑晓清
( 合肥 工 业 大 学 土 木 与 水 利工 程 学 院 , 徽 合 肥 安 200) 3 0 9
半刚性连接刚框架力学模型分析
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半刚性连接刚框架力学模型分析摘要:众所周知,节点的刚度影响着钢框架的结构性能。
要准确的确定节点的刚度值需要对节点采用复杂的数值模拟方法(如有限元)。
本文的主要目的是提出一个力学模型以分析节点刚度对框架性质的影响。
力学模型是基于用三个弹簧和一个不产生变形的节点模拟来描述相关节点和单元之间的平动位移和转动位移。
由此模型可以得到梁构件的刚度矩阵和受弯时的荷载向量。
本文举例说明了这种方法的简洁性和实用性。
关键词:刚接;半刚接;连接;计算模型;框架;塑性铰1.引言传统的钢结构分析和设计过程中,框架连接通常简化铰接或者刚接的。
理想的铰接意味着梁柱之间不传递弯矩,理想的刚接意味着连接该节点的构件之间不发生相互转动[1,2]。
但是,这两种情况是实际通常所用的大多数部分传递弯矩的连接的极端形式。
为评估框架的实际性能,有必要考虑连接柔度对框架性能的影响。
连接的柔度取决于紧固件的变形,连接的类型,它们的位置和连接构件的局部变形[7-9]。
连接细部构造涉及结构不同构件间的连接,因此,连接细部构造的任何改变都可能导致连接性质的明显变化[10-12]。
一些研究者如Kishi和Chen[9]收集了现有的实验结果并建立了钢结构连接的数据库,不但能提供给用户实验数据还能给出一些预测性的方程。
但是并不所有的结构工程师都可以接触到这些实验结果,并且当框架分析中连接的细部构造与现有的实验有明显的不同时,通过数据库得到的连接性质并不能正确的反映实际的连接。
De Lima[13]等人利用神经网络的概念来确定梁柱连接节点刚度的初始刚度。
但是这种方法使用范围有限,故作者并没有用实验数据对该方法的正确性加以验证。
Lopez[14]等人分析单层网格时基于数值模拟和实验结果建立了一种模型,该模型考虑了节点的刚度。
Del Savio等人也建立了半刚性连接节点的一种参数化的模型用来分析空腹梁。
梁柱连接实验结果[1,7,8,10_13,16]表明,在所有连接形式中,弯矩—转角关系都是呈非线性的并且随着连接刚度的变化而变化,两者的关系可用以下公式[17,18]表示:θ(1) =kMα由于有大量的参数影响连接的性质,故准确的模拟连接的性质就变得困难起来。
浅析钢结构中半刚性节点的应用
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浅析钢结构中半刚性节点的应用作者:罗凤来源:《装饰装修天地》2018年第06期摘要:随着社会经济的快速发展,建筑行业也应用了越来越多新型的技术。
比如当前得到普遍应用的钢结构,相对于传统的钢筋混凝土结构而言,钢结构的好工周期更短,承载能力更高,且还具有重量轻的优势,在高层结构中得到了广泛的应用。
而节点作为钢结构的主要构成部分,只有保证其施工安装的有效性,才能确保钢结构的使用性能。
因此,本文主要对钢结构中半刚性节点的应用进行分析。
关键词:钢结构;半刚性节点;应用1 前言在当前的建筑结构的设计施工中,虽然钢结构由其高强度和延伸性良好的优势得到了广泛的应用,但由于其还存在着易屈曲、失稳及脆性破坏的问题,阻碍了钢结构施工稳定性的提升,而这些问题很多都发生在节点位置。
为降低钢结构节点问题的发生几率,就需要对半刚性的节点进行研究应用,从而提升建筑的稳定性与安全性。
2 半刚性连接的主要类型及其受力性能2.1 节点刚度的一般分类钢结构的节点主要有三种类型,分别是刚性连接、半刚性连接以及理想铰接连接。
通常情况下,在对传统的钢结构进行设计时,主要将梁柱连接划分为刚接及铰接等。
其中,刚接指的是梁柱间的传力有着连续性特点,并且可以把剪力及弯矩的大部分由梁传至柱,梁柱间所具有的夹角不发生改变。
而铰接指的则是梁和柱间仅仅只传递剪力但没有弯矩的传递过程。
但在实际的应用过程中,对于钢框架而言,其在梁柱间则不可避免会有一定程度相对转动的出现,也就是梁柱间的连接刚度是受到限制的。
同时,相关的实验也表明,对于钢结构的很多节点来说一般很难达到以上两种理想状态,大多连接节点的受力形式介于这两者之间,也就是我们通常说的半刚性连接。
2.2 半刚性连接节点的主要类型一般情况下,都需要利用摩擦型的高强螺栓以及连接件,也就是角钢、短T型钢以及端板将梁与柱进行连接。
最为常见的半刚性连接节点主要为:外伸端板的连接,T型的钢连接,双腹板角钢的连接,以及顶底角钢的连接。
半刚性连接钢框架频率的研究
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-
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一 - 一
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H2 0×1 0×6× 8 0 5
8
r 量
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7 O
一 框架柱
f 1 8 7 0
l 一
H 1 0×1 0× 8× 1 7 7 0
l 动 力 试 验
地 脚 栓 M8 0
文 章 编 号 :17 9 1 (0 0 0 0 8 0 6 2— 35 2 1 )2— 17— 5
半 刚性 连 接钢 框 架频 率 的研 究
马翠玲 孙颂旦 华建兵 孙爱琴 , , ,
(. 1 合肥学院 建筑工程系 , 安徽 合肥 20 2 ; . 30 2 2 宣城柏庄置业有 限公 司, 安徽 宣城 2 20 ) 4 0 0
框架 栗 『 1
加了结构的阻尼, 延长周期 , 减小振幅, 从而降低震害。因此 , 由 于半 刚性连 接 的复 杂性 和多 样性 , 应 的理 论 和 试 验研 究 尚应 相 进行进 一步 发展 。文 中通过 对焊 接连 接 、 端板 螺 栓连 接 、 角钢 螺
栓连 接 钢 框 架 进 行 动 力 试 验 和 A S S模 态 分 析 , 究 框 架 层 NY 研 数 、 架跨数 和梁 柱 节点 的转 动 刚 度等 参 数 对 半 钢性 连 接 的钢 框
根 据常 见框架 的典 型层 高 ( . 和跨 度 ( . , 1 2 3 0 m) 6 0 m) 按 :
图 1 框架试件主要尺寸图
F . a m ni s fr eo i 1 i d es n f m wr g M n i o o a k
比例设计 试件 的轴 线尺 寸 , 即取层 高 H=15i, . n跨度 L= . 1梁 、 30n. 柱均 为 最 常用 的焊 接 H型 钢 , 虑 到 考 梁 的截 面高度 与跨 度之 比通 常为 11 :0—12 取 梁 高 h= 5 l, :0, 2 0mT 为跨 度 的 11 .. l / 44 柱截 面 根据强 柱弱 梁 的设 计原则 确定 。梁 柱截 面尺 寸和 特征详 见表 1 板件 的宽厚 比和 高厚 比均 满足 要 求 。根 据梁 柱 节 点类 . 型 和转动 刚度不 同 , 计 了试件 s , s 共 3组 6榀 框架试 件 。每组 两榀 , 榀框架 试件 中。4个 梁柱 节 设 S ,, 每
钢结构的静力与动力分析
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钢结构的静力与动力分析钢结构在建筑和工程设计中起着重要的作用,对其静力与动力进行准确分析是确保结构安全和性能的关键。
本文将对钢结构的静力与动力分析进行探讨。
一、钢结构的静力分析钢结构的静力分析是指在静力平衡的条件下,对结构的力学行为进行分析。
其目的是得出结构的受力情况和变形情况,以评估结构的安全性和可靠性。
1. 受力分析受力分析是静力分析的第一步,通过对结构施加外力进行受力分析,求解各个节点和构件的内力大小和方向。
常用的力学方法包括叠加法、位移法和刚度法等。
2. 变形分析在受力分析的基础上,进行结构的变形分析是为了研究结构在外力作用下的变形情况。
利用弹性力学理论,采用位移法或刚度法等方法可以较准确地计算出结构的变形。
3. 安全评估通过对受力和变形情况的分析,可以对结构的安全性进行评估。
在实际工程中,常采用极限状态设计法和弹性设计法等方法,保证结构在正常使用和极限工况下的安全性。
二、钢结构的动力分析钢结构的动力分析是指在结构受到动力荷载作用下,研究结构的振动特性和动力响应。
动力分析对于建筑、桥梁、塔楼等高层结构的设计和抗震性能评估至关重要。
1. 动力荷载动力荷载是指结构在地震、风载和人工振动等作用下受到的外力。
对于钢结构,地震荷载是主要的动力荷载,其计算与分析需要根据地震波谱和工程土壤条件等因素进行。
2. 振动特性分析振动特性分析是钢结构动力分析的核心内容,主要包括结构的固有频率和振型等。
通过模态分析可以得到结构的固有频率,并且分析结构的振型和振动模态对结构响应的影响。
3. 动力响应分析针对特定的动力荷载和结构参数,进行动力响应分析可以得到结构在动力荷载下的加速度、速度和位移等响应参数。
动力响应分析对于评估结构的动态性能和进行抗震设计具有重要意义。
三、结语钢结构的静力与动力分析是确保结构安全和性能的关键步骤。
在实际工程中,静力分析用于评估结构的受力和变形情况,动力分析用于研究结构的振动特性和动力响应。
半刚接钢框架的稳态谐响应分析
![半刚接钢框架的稳态谐响应分析](https://img.taocdn.com/s3/m/85af201d866fb84ae45c8de0.png)
式 中:
埘 / (、 ) 、 / 击 。 碍r = ,
F A= .
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F 【 ∞乙 2 -  ̄ :0 t o B=.
m
(五 层 a )
() 四ห้องสมุดไป่ตู้ b十
从上式可以看出体系的振动系 由两个具有不同频 率 ( 0 ∞ 和 )的振 动组 成 。由于阻尼的作用 , 频率为 O 的第一部分含有 因子 e , J 和 因此将逐渐衰弱而
响应分析 ,不同节点柔度 的半 刚接框架动力响应和外荷载频率关 系, 分析结 构顶点位移 、 柱底剪力 随荷 载 自振频率 、 刚性 节点刚 半
S
度之间的规律性 变化。 为考虑不 同节点 柔性连接 的框 架对动力荷 载的适 应能力 , 分 析 中考虑 节点 初始 刚度 对结构动力性能的影响。
和结构 自振频率及外荷载的振动频率有关 , 是变化的不确定关系。 虽然位移最大响应随节点刚度变化系数的减小 而增 大。对应 于外
0 ・
荷载 自振频率某一点或某一范围 ,半刚性框架的顶 点位移并不 随
节点 刚度 变化系数的减小 ( 连接初始 刚度的降低 ) 而增大 , 出现多 样性 的变化 , 节点弱 的可能顶点位移反而小 。 至可能 比相应刚接 甚
O 1 2 3 4 5
①从 图 3 4 a 图可以看出 , ~ () 框架 顶点位移主要受谐振荷载频
率 的影响且位移最大响应随节点刚度变化系数 的减小 ( 连接初始
( ) 底 剪 力 谐振 响 应 b柱 图 3 五 层 框 架 谐 振 响 应
0 ・
刚度 的降低 ) 而增 大。但 和静力分析不 同, 动力荷载下结构 的位移
刚接和铰接钢桁架静动力特性分析
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刚 接 和 铰 接 钢 桁 架 静 动 力 特 性 分 析
安 丽 丽
摘 要: 采用结构力学方法对刚接和铰接 桁架的 内力和 变形进行 了比较 , 采用 A S S有 限元 软件 对 以上两种桁架 的静 NY 动力特性进 行 了 分析 ( 分析 )得 出两种桁 架在静力特性方面( 模态 , 内力和 变形 ) 相差不大, 而在动力特 性方面却 相差较 大
2变形分析。 )
按 节点 为 铰 接 设 计 时桁 架 变 形 如 图 7所 示 。
表 明梁一柱节点的梁 翼缘 与柱翼缘 间的全熔 透对接 焊缝及其 热
影 响区是脆性断裂最易产 生的部位 , 节点 的失 效多 由此发生 。焊
…
r I
一
图 2 刚 接 桁 架杆 件轴 力示 意 图 ( ) -
l_ 2 32
由图 1 图 2可 以看出两种结构的轴力几乎完全相等。 ,
由刚接桁架杆件弯矩 示意 图可 以看出节 点刚接 时各杆 件弯
矩很小 , 近似等于零 。
】 M T 『 1 1 ]
图 5 铰 接 桁 架 杆 件 轴 力示 意 图 ( ) 二
由上述分析可知 , 对于荷 载作用 于节 点 的情 况 , 桁架按 节点 刚接或铰接计 算 , 内力差异很 小 , 可以忽略 。故 而对于荷 载作用
于节点 的桁架 , 按节点刚接或铰接设计都是合理的。 2 变形分析。 )
收稿 日期:0 00 .7 2 1 —11
按节 点为刚接设计 时各杆件轴力如图 6 示。 所 由图 5 图 6 , 可知 , 桁架按 节点铰接计算时绝大多数杆件轴力
第3 6卷 第 1 9期 20 10 年 7 月
山 西 建 筑
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工学硕士学位论文半刚性连接空间钢框架静动力分析王晓东哈尔滨工业大学2006年6月国内图书分类号:TU393.2国际图书分类号:624.01工学硕士学位论文半刚性连接空间钢框架静动力分析硕士研究生:王 晓 东导师:邵 永 松 教授申请学位:工学硕士学科、专业:结构工程所在单位:土木工程学院答辩日期:2006年6月授予学位单位:哈尔滨工业大学Classified Index:TU393.2U.D.C.: 624.01Dissertation for the Master’s Degree in EngineeringSTATIC AND DANAMIC ANALYSIS OF SPACE STEEL FRAMES WITHSEMI-RIGID CONNECTIONSCandidate:Wang Xiaodong Supervisor:Prof. Shao Yongsong Academic Degree Applied for:Master of Engineering Speciality: Structural Engineering Affiliation:School of Civil Engineering Date of Defence:June, 2006Degree-Conferring-Institution:Harbin Institute of Technology摘要摘要半刚性连接钢框架是指框架梁柱节点的转动刚度不能达到理想刚接的要求,但是可以传递部分弯矩的一种特殊结构型式。
自从1917年Illinois大学的Young首先用试验的方法测定梁柱连接的刚度以来,国内外的学者做了大量半刚性连接试验,形成了一些有参考价值的连接数据库,同时在试验研究的基础上做了理论研究,得出了连接的初始刚度和极限抗弯承载力的计算方法。
因而本文应用分析模型对给定几何尺寸的双腹板角钢连接、顶底角钢连接和带双腹板角钢的顶底角钢连接3种连接型式计算出连接的初始刚度和极限抗弯承载力,进而得到连接的弯矩—转角关系曲线。
文中利用有限元软件ANSYS分别建立了12个层数为2层、6层和10层空间框架结构模型,梁与柱分别采用刚性连接、带双腹板角钢的顶底角钢连接、顶底角钢连接和双腹板角钢连接的。
在风荷载作用下结构的侧移进行了计算,分析了层数以及连接相对刚度对结构的顶层最大位移和层间相对位移的影响;对其进行了模态分析,得到了每个结构的前3阶振型,比较了不同连接结构自振周期的变化情况;按照抗震规范8度罕遇地震作用的要求,将El centro波、迁安波以及Taft波三个地面运动加速度分别输入到模型中,分析了层数、连接相对刚度以及不同地震波对于框架结构楼层位移和层间位移角的影响。
同时对刚性连接和半刚性连接框架柱的剪力变化情况进行了对比分析。
文中所得到的研究成果对半刚性连接空间钢框架的工作性能进一步研究和采用上述三种梁柱连接型式的框架结构设计提供了参考。
关键词半刚性连接;空间钢框架;静力分析;动力时程分析;- I -哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractThe semi-rigid connection frame means that the rigidity of connection is not so rigid that it can transfer partially moment to column. Since Young performed the first experiment to estimate the rigidity of steel beam-to-column connections in University of Illinois in 1917, experimental testing has been continued and valuable connection databases have been founded. Initial rotation stiffness and ultimate moment resistance of connection have been gained by theoretic research baseing on experimental data. By means of this theory, moment-rotation curves of double web angle connections, top seat angle connections, top and seat angle with double web angle connections were gained, whose geometrical sizes were spesified inadvance.By the method of finite element, 12 space frame models were built up including double web angle connections, top seat angle connections, top and seat angle with double web angle connections and rigid connections, whose floor is 2-storey, 6-storey and 10-storey. Then lateral displacements were computed under wind loading, with the change of different storey and connection relative stiffness, the effect on maximum displacement and storey relative displacement were studied. The former three vibration modes were gained with model analysis, and period varieties of different connections were compared; time-history analysis were done by inputting ground motorial acceleration including El centro wave、Qianan wave and Taft wave. The effects of sereval facters including different storey, connection relative stiffness and different earthquake waves were studied on storey displacement and relative rotation angles. At last, column shear force was studied including rigid connection and semi-rigid connection.The results in this paper provide reference for further study on behavior of semi-rigid connection space frames and design of semi-rigid connection space frames.Keywords semi-rigid connection;space steel frame;static analysis;time-history analysis- II -目录目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 选题背景及意义 (1)1.2 半刚性连接节点的研究现状 (2)1.2.1 国外的研究现状 (2)1.2.2 国内的研究现状 (4)1.3 半刚性连接钢框架的研究现状 (5)1.3.1 国外的研究现状 (5)1.3.2 国内的研究现状 (6)1.4 本文的主要研究内容 (7)第2章半刚性连接的性能 (8)2.1 半刚性连接的类型及特性 (8)2.1.1 半刚性连接的类型 (8)2.1.2 半刚性连接的特性 (10)2.2 半刚性连接的M—θr关系曲线模拟 (12)2.3 典型连接的受力性能 (17)2.3.1 单、双腹板角钢连接的受力性能 (17)2.3.2 顶底角钢连接的受力性能 (20)2.3.3 带双腹板角钢的顶底角钢连接的受力性能 (23)2.4 典型连接的实例计算 (26)2.4.1 连接节点尺寸的确定 (26)2.4.2 计算实例 (28)2.4.3 本文所用到的M—θr关系曲线 (30)2.5 本章小结 (32)第3章半刚性连接空间钢框架静力分析 (33)3.1 前言 (33)3.2 框架结构层间位移的定义和限值 (33)3.2.1 框架层间位移的定义 (33)- III -哈尔滨工业大学工学硕士学位论文- - IV3.2.2 框架层间位移的限值 (34)3.3 计算模型介绍 (34)3.3.1 结构模型的选择 (34)3.3.2 有限元模型的建立 (37)3.3.3 模型计算结果分析 (39)3.4 本章小结 (44)第4章 半刚性连接空间钢框架的时程分析 (46)4.1 前言 (46)4.2 时程分析方法简介 (46)4.2.1 结构阻尼的确定 (46)4.2.2 时程分析的地震动输入 (47)4.3 计算模型 (50)4.4 计算结果分析 (51)4.4.1 模态分析 (51)4.4.2 地震作用下结构侧移分析 (55)4.4.3 地震作用下框架柱层间剪力分析 (67)4.5 本章小结 (69)结论 (70)参考文献 (71)哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明 (76)哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书 (76)哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理 (76)致谢 (77)第1章绪论第1章绪论1.1选题背景及意义十八世纪末的产业革命带来生产力的高速发展和经济繁荣,同时由于人口大量向城市集中,使得城市用地紧张。
人们不得不考虑将住宅和公共建筑向高空发展,首先是用石材、木材和砖等材料建造多层建筑,之后随着1855年英国人发明贝氏转炉炼钢法和1865年法国人发明平炉炼钢法,以及1870年成功轧制出工字钢,形成了工业化大批量生产钢材的能力,强度高且韧性好的钢材才开始在建筑领域逐渐取代锻铁材料,自1890年以后成为金属结构的主要材料。