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在传统的钢框架分析和设计中,一般都假定梁和柱的连接是完全刚接或者理想铰接。虽然上述理想化的假定使分析和设计过程大大简化,但是实际梁柱连接的刚性程度是处于完全刚接和理想柔性之间的。也就是说,刚性连接总有一定的柔性,而铰接连接也具有一定的刚度。因此,实际的钢框架梁柱连接应分为3类:刚性连接、铰接连接和半刚性连接。
本文主要采用有限元方法对半刚性连接钢框架进行了研究,研究内容和主要结果有以下几个方面:
(1)在第一章综述了半刚性连接的发展历史和研究现状,总结了半刚性连接近些年的研究进展和所取得的成果,讨论了存在的问题和目前的研究难点。
(2)在第二章介绍了梁柱连接常见的几种半刚性连接类型以及半刚性连接所具有的特性和主要的M-θr力学模型,收集了各个国家有关梁柱连接的相关内容,并对现有的几种主要的分类系统进行分析总结。
(3)第三章采用三维非线性有限元分析方法,对连接中的主要构件的端板、高强螺栓、梁翼缘、柱翼缘和柱翼缘加劲肋进行三维非线性有限元精细模拟,针对有无柱加劲肋、端板厚度变化等几种连接的情况进行比较分析,研究外伸端板螺栓半刚性连接初始刚度的主要影响因素。
(4)第四章运用有限元的分析方法对半刚性连接钢框架进行分析,在半刚性连接平面钢结构基本假设的基础上,考虑连接的柔性特征以及几何非线性,由广义梁单元的单元刚度出发,推导出半刚性钢框架的单元刚度矩阵和整体刚度矩阵,并给出编写半刚性钢框架有限元分析的流程。
最后,在结束语中指出了本文所取得的成果和创新之处,以及可能存在的问题和今后的研究方向。