梁柱弱轴连接钢框架结构力学性能研究

【摘要】近几个世纪以来,钢结构发展迅速,钢结构的研究越来越重要。目前,梁柱强轴连接节点的力学性能的相关研究较多,但梁柱弱轴连接节点的力学性能的相关研究较少。为了探究梁柱弱轴连接节点的力学性能,研究了一种梁柱弱轴连接全焊型节点,并研究了梁柱弱轴连接钢框架结构的力学性能,具体工作如下：1.利用虚位移原理和弹性力学方法推导了梁柱弱轴连接节点初始转动刚度的计算公式,分析了梁柱弱轴连接节点的各参数变化对节点性能的影响。结果表明柱子的截面惯性矩和层高(即柱高)对钢框架梁柱弱轴连接节点的初始转动刚度有很大的影响；2.采用有限元方法分析了梁柱弱轴连接节点的力学性能。将理论分析得到的结果与有限元结果进行了比较。理论推导得出的公式与有限元分析方法结果吻合良好,误差不超过15%,该理论公式可以在实际工程计算中作参考；3.提出了在平面钢框架中分析梁柱弱轴连接节点力学性能影响的方法,且该分析方法考虑了二阶效应。接着又提出了分析结构整体初始几何缺陷的方法,形成了一套考虑结构整体初始几何缺陷的半刚性钢框架的二阶弹性的方法体系。采用FORTRAN程序将上述方法体系编成了SEASF程序；4.将该程序应用于实际工程案例,研究了结构整体初始几何缺陷对框架结构力学性能的影响,结果表明,结构整体初始几何缺陷对结构力学性能的影响较大,在相同高度条件下,随着跨数的增加,这种影响也随之增加。研究了梁柱弱轴连接节点力学性能对钢框架结构力学性能的影响,结果表明,梁柱弱轴连接节点力学性能对框架结构力学性能的影响较大,该影响的程度与框架跨数联系不大。如果不考虑梁柱弱轴连接节点的力学性能,结构的计算侧移值将会小于结构的真实侧移值,给结构带来安全隐患。也研究了梁柱弱轴连接节点力学性能对钢框架支撑结构力学性能的影响,结果表明,梁柱弱轴连接钢框架支撑结构的抗侧移刚度远大于梁柱弱轴连接纯钢框架结构的抗侧移刚度。梁柱弱轴连接节点的力学性能对钢框架支撑结构力学性能的影响较小。
【作者】陈达；
【导师】胡习兵；
【作者基本信息】中南林业科技大学，结构工程，2014，硕士
【关键词】梁柱弱轴连接；力学性能；钢框架；二阶弹性；初始缺陷；

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