半刚性连接钢框架的结构稳定性研究
随着国民经济的发展及国家对发展钢结构的政策导向,高层钢结构建筑在我国将会日益增多,而在多高层建筑中采用钢结构框架体系是非常普遍的。梁柱连接的节点是钢框架中重要的组成部分,选择节点是高层钢结构节点设计中的关键,其性能直接影响着框架的极限承载力、结构的强度、刚度和稳定等性能。钢框架结构的连接类型有铰接、半刚性连接及刚性连接,而我国现行的《钢结构设计规范》(GB50017-2003)对于稳定设计方法都是基于刚性连接的,其对于半刚性连接不能很好的满足工程设计的要求。本文在半刚性连接的基础上,对钢框架结构的稳定设计方法进行一个系统的研究,详细讨论了计算长度法、高等分析法和假想荷载法三种稳定设计方法存在的问题并提出改进意见,最后采用算例分析,对这三种稳定设计方法进行比较,得出本文的结论。结果表明：
⑴在计算长度法中,假定柱是连续的,仅考虑梁端的半刚性,可以通过对比刚性连接与半刚性连接的转角位移方程,得到梁的线刚度修正系数,该推导方法概念明确,易于理解；
⑵在计算长度法中,对梁的线刚度修正系数进行补充完善,得到更加完整的线刚度修正系数表格,该线刚度修正系数表格不仅适用于半刚性连接,也适用于其它连接类型,以供实际工程应用；
⑶在计算长度法中,针对计算长度法存在的问题,本文对计算长度法进行改进,引入刚性连接中考虑同层柱失稳的修正系数,使其更加符合工程实际情况；
⑷在半刚性连接钢框架结构中,无论稳定系数θ取值多少,与精确二阶弹性分析相比,由近似二阶弹性.分析算出的内力及侧移误差均较少,可以控制在7％以内；
⑸我国现行的《钢结构设计规范》(GB50017-2003)在近似二阶弹性分析只引入二阶弹性内力近似计算方法,而没有二阶弹性侧移近似计算方法,使得半刚性连接钢框架结构在近似二阶弹性分析时侧移只能按一阶弹性分析,其结果误差较大,不能满足工程设计；
⑹目前我国现行的《钢结构设计规范》(GB50017-2003)的假想水平力的取值通过二阶弹塑性分析与假想荷载配合二阶弹性分析校核得到,其是省略了刚度对其假想力取值的影响,在假想荷载取值中考虑刚度的影响将会更符合实际情况；
⑺在半刚性连接钢框架结构中,无论采用改进计算长度法还是改进假想荷载法,内力计算都可以得到较为保守的结果,但改进计算长度法在内力的计算精确度更高,而改进假想荷载法则在侧移的计算精确度较高；
⑻高等分析法虽然可以得到较为精确的计算结果,但是其计算复杂,实际操作起来有很大的困难,而且目前可以计算的软件也只有ANSYS、ABAQUS几种,其不便于工程设计；
⑼在半刚性连接钢框架结构中,由于考虑了半刚性连接后钢框架结构的抗侧刚度较小,其产生的位移较大,所以半刚性连接一般只用在有支撑框架结构中。
钢框架结构;半刚性连接;结构荷载;稳定分析
广东工业大学
硕士
结构工程
胡新丽
2010
中文
TU391.502;TU311.2
78
2010-12-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）