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钢框架梁柱端板的非线性有限元分析

发布于:2016-02-12 21:24
有限元分析

      近十几年来,多层钢框架和门式刚架轻型钢结构在我国广泛应用,端板连接也随之在工程中大量采用。梁柱节点受力特性对钢框架的受力特性有很大影响。当同时考虑 P-∆效应时,节点变形可能导致钢框架产生较大的水平侧移。对于大多数梁柱连接节点,与转动变形相比,轴向变形与剪切变形都很小,因此,从实用的目的,只需考虑连接的转动变形。转动变形习惯用连接弯矩的函数来表达。
      在很多情况下,钢结构端板连接属于半刚性连接。对于半刚性连接,欧洲规范要求有节点的弯矩-转角(M-φ)设计曲线作为依据,且承受设计的内力。我国钢结构设计规范提出:梁与柱的半刚性连接只具有有限的转动刚度,在承受弯矩的同时会产生相应的转角,在内力分析时,必须预先定连接的弯矩-转角(M-φ)特性曲线,以便考虑连接变形的影响。但是,新规范并没有给出半刚性连接的具体设计有限元分析计算方法。所以,研究半刚性连接弯矩-转角(M-φ)特性就显得很有必要。
      但是,端板连接由于自身构造特点,其构造形式种类繁多,可变的几何参数也很多,例如:平齐式和外伸式、外伸式端板在梁受拉翼缘一侧外伸或者在梁上下翼缘两侧均外伸、节点域有无加劲肋、端板外伸部分有无加劲肋、螺栓的行数和列数、端板厚度、螺栓直径和等级、螺栓预拉力大小、螺栓位置、梁柱截面尺寸、端板摩擦面抗滑移系数等等。所以,要想完全通过试验来确定各种形式和构造的端板连接的弯矩-转角(M-φ)特性很难实现。而且,端板连接的很多受力特性,例如:螺栓的具体受力状态和受力大小、柱翼缘和端板之间接触状态、摩擦力的大小和分布、节点变形具体来源、端板变形状态、杠杆力的大小和分布等,  在现有技术条件下,很难通过试验测量得到结果。
      随着有限元理论和计算机技术的发展,对端板连接的受力特性进行非线性有限元计算成为可能。而且,有限元计算一旦经过试验验证,将是一种获得端板连接受力特性的安全、可靠、合理、便捷而且经济的方法,能够很好地弥补试验测量条件的局限性,从而获得对钢结构端板连接受力特性更准确、更全面的认识。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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