有侧移失稳半刚接钢框架柱的计算长度系数研究

本文按照梁有侧移失稳形式,采用螺旋弹簧模拟节点的半刚性,考虑了节点半刚性及柱两侧节点刚度不同时的相互影响,引入了连接相对柔度u和梁柱相对转角的分配系数α,得到了横梁线刚度修正系数β的计算公式,进而得到了半刚接钢框架柱的计算长度系数公式。由于考虑了柱子两侧节点刚度不同时的相互支援,柱的计算长度系数有所减小。柱子两侧半刚性节点刚度差值愈大,计算长度系数减

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有侧移失稳半刚接钢框架柱的计算长度系数研究 宋玉宝，孟超 ,高毛毛。 (. 1陕西省天然气股份有限公司； . 2陕西省工程监理有限责任公司；3陕西省西安银行 ) . 摘要：本文按照梁有侧移失稳形式，采用螺旋弹簧

模拟节点的半刚性，考虑了节点半刚性及柱两侧节点刚度不同时的相互影响，引入了连接相对柔度 u和梁柱相对转角的分配系数 O, t得到了横梁线刚度修正系数的计算公式， 进而得到了半刚接钢框架柱的计算长度系数公式。由于考虑了柱子两侧节点刚度不同时的相互支谈.的计算长度系柱

2半刚性连接钢框架梁的单元刚度矩阵 为了便于分析，在梁端用转动弹簧来模拟半刚性连接， 借助转角位移法来进行半刚接框架梁的内力、变形和稳定

分析。设，

分别为横梁 A、 B两端的弹簧转动刚度，由

公式 ( )得横梁 A、 1 B两端转动弹簧的转角 0=M/肼， R OB=M/,于端部没有横向位移 (略横梁轴向变 s . R对忽

数有所减小。柱子两侧半刚性节点刚度差值愈大，算长度计系数减小幅度愈大。因此，建议在计算半刚性连接框架时， 尤其当柱子两侧半刚性节点刚度差值较大时，应按照本文 h

形)的半刚性连接，端弯矩的计算公式如下： f = I (一 )+2 0肼) 4 (一】,

提 .出的公式进行计算，将获得更精确的解。“ 关键词：半刚性连接；计算长度系数；钢框架；梁柱 相对转角分配系数；横粱线刚度修正系数

椰

L

=^【 (a—O ) 4 0 ) B 2 O x+ (B一 A】 / B ' A

将，带入上式整理得： =————————。————————————一 — ————————。

材

中图分类号：T 35 3 U 7 .

文献标识码：B

1+4^+

+ j g^A 2/

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文章编号：17 4 1 (0 1 6— 0 6— 3 6 2— 0 1 2 1 )0 02 0

)) (

0前

言

() 3式中，^=// M,B=t/ , B=1+ I+4+/ Z ' R 1‘ A B 1‘ R令， A 3/ 4上^ u

钢结构框架设计中，梁柱节点连接有刚

性连接、铰接和半刚性连接三种，而大部分连接约束介于完全刚接于理想铰接之间，即为半刚性连接…。在传统框架设计中，一般以节点为完全刚接或理想铰接来计算框架的极限荷载， 没有考虑到节点的半刚性的影响。本文按照梁有侧移失稳

1 uz则梁单元刚度矩阵可简化为： 2 , =

警(1+a 26 1)‰26 u

㈩

形式，采用螺旋弹簧模拟节点的半刚性，考虑了节点半刚 性及柱两侧节点刚度不同时的相互影响，引人了连接相对柔度“和梁柱相对转角的分配系数 O, L得到了横梁线刚度修

正系数的计算公式，进而得到了半刚接钢框架柱的计算 长度系数公式。 图 3半刚性连接梁的变形

1半刚性连接节点的初始刚度 半刚接节点的转动刚度与很多因素有关，如节点连接的构造，细部构造，节点板尺寸，螺栓排列等[。大量 2 的研究表明：节点连接特性可用 M一0系式描述：关 M: f 0 ()

3半刚接框架梁柱相对转角分配系数 采用半刚性节点时，梁柱之问将产生相对转角，图 4如 所示，由于在梁端弯矩作用下，节点将发生转动变形，梁柱使之问产生相对转角 0。么，与左节点梁的相对转角为 那柱

0(=0,0,一0,中，,其 0为梁端转动变形，为柱的转角 ) ;同理，柱与右节点梁的相对转角为 0 (=0 0一0 ) 。

式中， M表示作用于梁柱节点的弯矩； 0表示构件端部相互之间的角位移。 给节点施加弯矩，根据 M一0系可得相应的转角，关其卸

载和加载路径见图 2此时的节点刚度 R等于初始刚度 r因，。 此，弹性阶段可以用近似的节点初始刚度 r在来模拟节点半

刚性，用线性化的模型代替非线性的 M一0曲线，:即 M=r 0 M M

() 1

图 4半刚性节点梁柱变形图

柱两侧梁柱节点的转动刚度不相等时，么，那强节点与 图 l半钢接的三参数模型 图2半钢接的线l模型}生

弱节点之问相互影响，为考虑到这种影响，引入梁柱相对转

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