基于半剛性的門式剛架及其端板連接節(jié)點受力性能研究.pdf

1、門式剛架是輕鋼結(jié)構(gòu)體系的典型代表,廣泛應(yīng)用于單層工業(yè)廠房和民用建筑中。目前,門式剛架是按照節(jié)點連接為剛性的假定進行設(shè)計,沒有考慮端板連接的半剛性對其性能的影響。半剛性連接不但對節(jié)點自身的受力性能產(chǎn)生影響,而且對門式剛架整體結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及位移也產(chǎn)生影響。目前的研究僅對這些問題提出了一些合理性建議,但在結(jié)構(gòu)設(shè)計中如何合理的把半剛性連接對結(jié)構(gòu)性能的影響考慮進去,這些建議不夠全面。圍繞這一問題,本文對門式剛架結(jié)構(gòu)的特點進行了深入的探討和研究。

2、 本文首先系統(tǒng)地歸納了各國現(xiàn)行規(guī)范中關(guān)于端板連接的設(shè)計方法。在對比我國規(guī)范算法的基礎(chǔ)上,提出基于"T型件”的節(jié)點改進設(shè)計方法,并引用某工程實例,運用此法對端板連接節(jié)點重新進行優(yōu)化方案設(shè)計,結(jié)果證明此方法是準確可靠、簡單可行的,而且能使設(shè)計更經(jīng)濟。 接著在半剛性理論研究方面,本文從有限元理論的高度推導了半剛性節(jié)點局部坐標下的單元剛度矩陣和單元剛度方程、以及整體坐標系下的總剛度方程,并利用ANSYS有限元軟件對高強螺栓端板連接節(jié)

3、點的高度非線性和復雜接觸進行數(shù)值模擬分析,經(jīng)與相關(guān)文獻對比,對其受力性能有了新的認識。 最后,本文利用ANSYS APDL語言編程對不同柱腳約束條件下節(jié)點剛接、半剛接以及鉸接的變截面門式剛架進行大量的建模計算,探討了端板連接節(jié)點的半剛性對門式剛架位移和內(nèi)力以及用鋼量的影響,通過結(jié)果分析,分別從節(jié)點形式和構(gòu)造措施兩方面,獲得了提高節(jié)點剛度的認識,提出了一些對工程設(shè)計具有一定的參考價值的結(jié)論與建議,同時也為進一步的研究該種節(jié)點的連接