外套管式梁柱节点初始刚度的理论计算模型.pdfVIP

第26卷第 3期 华 中 科 技 大 学 学 报(城市科学版) V01．26No．3 2009年9月 J．ofHUST．(UrbanScienceEdition) Sep．2009 外套管式梁柱节点初始刚度的理论计算模型 李黎明，陈以一1，李 -7，蔡玉春 (1．同济大学 土木工程学院，上海 21X1092；2．北京市建筑设计研究院7S1工作室，北京 11X1045； 3．北京赛博思工业化住宅集成系统工程有限公司，北京 100037) 摘 要：针对新型外套管式梁柱连接节点，考虑节点域外套钢板的构造形式，将节点分解为若干组件，求得各组件 初始刚度；然后将各组件初始刚度进行组装，得到外套管式节点初始刚度。通过与相关试验结果和有限元分析结 果的对比研究，表明外套管式节点初始刚度的计算方法具有足够精确性，可用于节点刚性的判断和参数研究。利 用EC3规范对多高层钢结构中常用的外套管式节点进行定量判定，得出其为半刚性节点的结论。 关键词：外套管式节点； 初始刚度；半刚性节点； 理论模型 中图分类号：TU973 ．257 文献标识码：A 文章编号：1672-7037(2009)03-0029-04 目前，方钢管柱与H型钢梁普遍采用焊接或 不以定值出现。通过对节点的初始弹性变形值△i 栓焊节点连接，施工速度慢且施工质量难以保证。 的计算，可以较精确地计算出节点的初始刚度值 为促进钢结构住宅产业化进程 ，提出了外套管式方 具体计算如下： 钢管柱一H型钢梁连接节点(图1，外套管为四块钢 0i=Ai／(hb+t) (1) 板围焊、柱壁塞焊连接 ，梁柱采用高强度螺栓摩擦 Rki=aMi／O0i (2) 型连接，节点区域无内隔板)，并进行了该种节点的 式中，0；为节点在弯矩作用下的转角；Mi为连接的 拟静力试验。试验结果和国内外相关研究成果均 初始弯矩； 为梁的截面高度；t为T型钢腹板厚 表明 J，T型钢连接梁柱节点弯矩．转角关系与节 度。 点刚度有关，节点刚度越大，节点在承受相同弯矩 在确定普通 T型钢连接的初始刚度时主要有 时，所产生的转角就越小。连接节点的初始刚度对 两种做法，欧洲规范EC39【将T形件连接拆分为受 节点性能的影响至关重要。 拉螺栓和受集中力的悬臂板，通过确定这两者的刚 度来组装 T形件连接的刚度；另一种做法是将T型 钢翼缘看作多跨连续梁，螺栓简化为弹性支座，翼 缘边缘设铰支座，利用经典梁理论得出连接刚度。 本文以外套管式节点为研究对象，借鉴EC3，通过 理论分析得到该种连接的初始刚度计算表达式，并 与试验和有限元结果对比分析。 1．1 节点上下翼缘的总初始水平位移差 根据小变形叠加基本原理，可将节点在弯矩作 用下的初始水平位移差看成是 以下几种小位移的 叠加，如图2所示。其变形计算公式为： 图1 外套管式节点