半刚接无侧移门式刚架稳定承载力与研究.pdfVIP

钢结构工程研究⑩ 《钢结构》2014增刊 半刚接无侧移门式刚架稳定承载力研究 宋振森1杨翼宾2陈行威1 (1．上海交通大学土木工程系，上海200240：2．四川天筑景典设计有限公司，成都610000) 提要：目前，在设计门式刚架时，一般把梁柱节点看作完全刚接。但是，国内外大量研究成果表明，在 门式刚架结构中广泛应用的梁柱端板连接节点应该是半刚性连接，基于完全刚接的设计假定可能会高估刚 架的稳定承载能力。为了得到门式刚架的实际承载力，本文采用了弹簧铰模拟半刚性连接的理想模型，推 导了无侧移门式刚架在不同节点刚度情况下稳定承载力的理论表达式，编制了无侧移门式刚架的承载力修 正表。本文工作对门式刚架的设计具有一定的指导意义。 关键词：门式刚架、半刚性连接、稳定承载力 1．引言 在设计门式钢架时，通常假定梁与柱的连接为完全刚性连接或理想铰接，全刚性连接 和理想铰接的假定使分析和设计过程大大简化，但是梁柱连接的实际刚度处在完全刚性和 理想铰接之间，基于这些假定得到的稳定承载力是不准确的。 门式刚架的梁柱节点一般采用端板连接，如图1所示，由于端板、螺栓等部件的变形， 这种连接的实际性能为半刚性连接，尤其是端板平齐的做法，由于无法有效地传递合成弯 矩的翼缘轴力，当上翼缘受拉时的连接刚度会有明显下降。 (a)端板平齐式 (b)端板外伸式 图1粱柱端板连接的形式 佐 M l一腹板单角钢连接；2．腹扳双角钢连接 3一矮端板连接； 4-顶、底角钢连接 5一端板连接： 6-T型钢连接； 图2连接的弯矩一转角曲线 图3EC3对节点刚度的划分 137 钢结构工程研究⑩ 《钢结构》2014增刊 根据的有关的试验数据，常用连接的弯矩一转角曲线如图2所示uJ。欧洲规范(EC3)121 对节点刚度的分类如图3。可见，大部分节点类型应被归为半刚性连接。 为了更进一步地了解半刚性连接对门式刚架稳定承载力的影响，本文采用弹簧铰模拟 半刚性连接的理想模型，推导无侧移门式刚架在不同节点刚度情况下稳定承载力的理论表 达式，得出了对无侧移门式刚架设计具有一定指导意义的承载力修正表，以弥补我国的《门 式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECSl02：2002)p1中近似公式的不足。 2．无侧移门式刚架的稳定承载力理论研究 1)柱脚铰接半刚性无侧移刚架弹-性屈曲荷载 对于如图4所示的下端铰接的半刚性的梁柱节点无侧移单跨对称刚架，用平衡法可求 解屈曲荷载。 P ．世MMBB／lc U r件eB ME／h： la) lbj 图4柱脚铰接的无侧移半刚性刚架 解得特征方程如下：(k2=尸／红) 式中，墨=≥筹为梁一柱线刚度‰ r+：：≠‘定义为节点的相对刚度，为节点转动刚度与梁线刚度比值。 EIb／ib 给定KI和r+后，即可由式(1)求解出刚架的屈曲荷载。 当K，=l时，根据式(1)计算得出的无侧移刚架屈曲荷载与根据文献[4]计算得出的刚 表1 Pcr计算结果比较(单位：xElc／lc2) 138 2)柱脚刚接半刚性无侧移刚架