[發(fā)明專利]一種半剛性節(jié)點(diǎn)初始剛度的組件式獲取方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210002552.7
• 申請日: 2012-01-06
• 公開（公告）號: CN102635160A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王振宇;張勁帆;蔣建群;劉國華
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: E04B1/24
• 分類號: E04B1/24;E04B1/58
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 周烽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋼結(jié)構(gòu)建筑物設(shè)計建造領(lǐng)域，尤其涉及一種鋼結(jié)構(gòu)的半剛性節(jié)點(diǎn)初始剛度的獲取方法。

背景技術(shù)

鋼結(jié)構(gòu)是土木、水利、交通、礦山等行業(yè)重要的建筑物結(jié)構(gòu)形式，廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的各個領(lǐng)域。

節(jié)點(diǎn)是建筑結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵連接部分，節(jié)點(diǎn)性能直接影響框架結(jié)構(gòu)在荷載作用下，尤其是動力荷載作用下的整體行為，對于整個結(jié)構(gòu)的受力與安全具有重大影響。一旦節(jié)點(diǎn)發(fā)生破壞，結(jié)構(gòu)構(gòu)件再強(qiáng)也不能發(fā)揮作用。以往常將框架的梁柱連接簡化成理想鉸接或完全剛接。事實上，工程節(jié)點(diǎn)很難做到是完全剛接或者理想鉸接。在歐洲規(guī)范（EuroCode3、EuroCode4）以及日本規(guī)范中，按框架轉(zhuǎn)動剛度及有無側(cè)移可分為剛性、半剛性和鉸接節(jié)點(diǎn)三種類型。半剛性節(jié)點(diǎn)兼有另兩者的優(yōu)點(diǎn)，且允許有限轉(zhuǎn)動并存在結(jié)構(gòu)阻尼，故有利于結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定與耗能。

總體上，現(xiàn)階段對半剛性節(jié)點(diǎn)的力學(xué)性狀掌握仍不夠充分，中國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50017--2003）也并沒有提出如何實現(xiàn)半剛性節(jié)點(diǎn)的設(shè)計計算、要求標(biāo)準(zhǔn)以及實施步驟等。歐洲規(guī)范EuroCode3將節(jié)點(diǎn)受荷性能拆分為一系列獨(dú)立的基本組件，被激活組件的力學(xué)特性用具有相同或相近力學(xué)特性的彈簧來代表。基于組件法的節(jié)點(diǎn)模型不僅便于開展半剛性節(jié)點(diǎn)設(shè)計，而且非常適于含有大量節(jié)點(diǎn)的整體框架力學(xué)分析，已廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)整體設(shè)計、倒塌及大變形計算、結(jié)構(gòu)抗火等領(lǐng)域。因此非常有必要進(jìn)一步研究和推廣半剛性節(jié)點(diǎn)的組件式分析方法。

當(dāng)前Eurocode3規(guī)范中，對節(jié)點(diǎn)的每個組件采用一個彈簧進(jìn)行模擬，這種方法存在的問題是：（1）可能參與工作的組件種類較多，容易遺漏個別被激活的組件。（2）眾多組件之間的聯(lián)系復(fù)雜，造成對節(jié)點(diǎn)性狀模擬的失真。與Eurocode3相比，本方法的不同在于以T型件為基本分析單元，并將每個T型件用一個彈簧來模擬。本方法的步驟更簡潔和明確，并有針對性地提出了螺栓受拉組件剛度、翼緣彎剪組件剛度和腹板受拉組件剛度等的計算方法，節(jié)點(diǎn)組件式模型的彈簧數(shù)量減少，與試驗成果對比可見，本方法獲得的節(jié)點(diǎn)初始剛度具有更高的精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鋼結(jié)構(gòu)半剛性節(jié)點(diǎn)初始剛度的獲取方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的解決方案是：一種鋼結(jié)構(gòu)半剛性節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動初始剛度的分析及獲取方法，包括以下步驟：

（1）識別在荷載作用下節(jié)點(diǎn)被激活與不被激活的承載機(jī)制，被激活是指在某種荷載狀態(tài)下參與工作，未被激活是指在某種荷載狀態(tài)下未參與工作；

（2）根據(jù)被激活而參與工作的組分情況把節(jié)點(diǎn)拆分為一系列等效T型件；

（3）根據(jù)T型件的幾何和力學(xué)參數(shù)，建立T型件的組件式模型，并用組件式方法獲得T型件的初始抗拉及抗壓剛度值；

（4）把T型件用具有相同剛度的彈簧模擬；

（5）把整體節(jié)點(diǎn)模擬為一系列彈簧與桿件組成的組件式模型；

（6）計算獲得節(jié)點(diǎn)組件式模型的初始轉(zhuǎn)動剛度；

（7）用三折線準(zhǔn)則，預(yù)測并獲取節(jié)點(diǎn)的塑性階段與強(qiáng)化階段剛度。

本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明克服了現(xiàn)有歐洲規(guī)范對于鋼結(jié)構(gòu)半剛性節(jié)點(diǎn)設(shè)計計算中由于組件種類較多及組件之間的聯(lián)系復(fù)雜引起的對節(jié)點(diǎn)性狀模擬的失真及所獲得結(jié)果不夠精確的問題，具有較高的準(zhǔn)確性和可靠性。

附圖說明

圖1為節(jié)點(diǎn)剛度獲得方法流程圖；

圖2為T型件抗拉初始剛度獲得方法流程圖；

圖3為T型件破壞模式示意圖；

圖4為T型件受力分析與組件式模型圖；

圖5為頂?shù)捉卿摗⒏拱咫p角鋼連接試驗構(gòu)件TC-1的幾何參數(shù)（單位：mm）圖；

圖6為T型件連接試驗構(gòu)件TA-1的幾何參數(shù)（單位：mm）圖；

圖7為外伸端板連接試驗構(gòu)件TB-1的幾何參數(shù)（單位：mm）圖；

圖8為外伸端板連接試驗構(gòu)件TB-2的幾何參數(shù)（單位：mm）圖；

圖9為試驗構(gòu)件TC-1的組件式模型圖；

圖10為試驗構(gòu)件TA-1的組件式模型圖；

圖11為試驗構(gòu)件TB-1和TB-2的組件式模型圖；

圖12為試驗構(gòu)件TA-1的彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系對比圖；

圖13為試驗構(gòu)件TB-1的彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系對比圖；

圖14為試驗構(gòu)件TB-2的彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系對比圖；

圖15為試驗構(gòu)件TC-1的彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系對比圖。

具體實施方式