钢框架加强型节点梁单元刚度矩阵及内力分析.pdf免费

第十届全国现代结构工程学术研讨会 钢框架加强型节点梁单元刚度 矩阵及内力分析 马辉1韩明岚1王燕1 (青岛理工大学青岛266033) 提要：采用虚功原理推导了板式加强型梁单元刚度矩阵方程。将带有加强板的梁划分为三个单元，分别求出各梁单元在 剪力、弯矩、轴力作用下的外力功和内力功，根据虚功原理建立杆端位移与力之间的关系式，得到了板式加强型 梁单元刚度矩阵方程。通过对比分析应用板式加强型梁单元刚度矩阵与普通等截面梁单元刚度矩阵求解得出的梁 端弯矩，得出板式加强型梁比普通等截面梁的静力承载力明显增大的结果，可为钢框架梁板式加强型节点的工程 应用和结构设计提供参考。 关键词： 钢框架，加强型节点，梁单元刚度矩阵，虚功原理 一、引言 钢框架板式加强型节点通过在梁端焊接翼缘加强板或盖板提高梁端截面刚度，迫使梁端塑性铰自柱面 外移，达到提高节点延性减少节点脆性破坏的设计目的…。在强震作用下，此类节点具有较好的延性，能够 保证结构在梁内产生塑性铰，通过塑性区的形成和转动耗散地震输入的能量，使节点免于在韧性较差的焊 接接头处发生脆性破坏。板式加强型节点是在梁端焊接翼缘加强板或盖板与柱翼缘连接，如图l所示。梁端 局部加强后，梁的单元刚度获得提高，本文采用虚功原理方法。2。5推导了板式加强型节点梁单元刚度矩阵， 并与普通等截面梁单元刚度矩阵H。计算的内力进行比较，分析梁翼缘得到局部加强后，对静力承载力的影响， 以期为工程设计提供参考。 图1板式加强型连接 1078 工业建筑2010增刊 第十届全困现代结构T程学术研讨会 二、板式加强型节点梁单元刚度矩阵 在板式加强型节点梁端分别施加单位剪力、单位弯矩、单位轴力，分别对应的内力功为：W”，彬”和 彬”。依据外力功等于内力功方法控制：％=彬，确定杆端位移与力的关系(如图2所示)，建立板式加 强型梁单元刚度矩阵，其中彬”和彬…的求解是以梁翼缘加强区段为界，把梁分为三段(如图3所示)，分 别求得内力做功之和。 ＼ y 瓦 f f≤ ‘只一 f 磊 厂～～嘭仃 0 鸭 无 f {譬 f————一一号 图3板式加强型梁单元划分段示意图 (一)单位剪力的内力功 把板式加强型梁分为三段如图3所示。带有加强板的梁‘段绕强轴惯性矩为L，梁岛段绕强轴惯性 矩为，。，设，，，=，，／z。在板式加强型梁单元的左端施加单位剪力，内力所做的功可分为三部分， 分别求解。 工业建筑20lO增刊 1079 第十届全国现代结构I=程学术研讨会 缈i q。、％ 厂=}l、 ，咒=L jcy 丘Zf荫二=7 ILd一一 0』i=I=1’ 矗面盐 ，-＼ 工 nU 芦+k 吲飞 勺孝 +如 墨，lI～ 刍．一 ∥时，．』吩-7 +]J