半刚性连接门式刚架应用工程实例

1、半刚性连接门式刚架应用工程实例某1：业丨岀位于郑州市，诊建筑长度如60讯，跨度为"删.6A.仃三层工作制为A5ffi的吊车.每台起重fiIO/-S中柱了为二阶柱，底层柱与坯础周接.戴面采用格构式，収肢沟为T#型截血，以I:各柱采用实腹式工字型倉浙.斜梁为变截面梁，分为两段，见图（Th屋盃设有横向水平支撐和纵向木作撐側材采川Q345B建筑结构空仝答级为级设i十使用年限为50年,不考虑抗焦.地面粗糙程度为B类.基本雪压为（4埶7加甩面活荷载为0.3AV/忸裁为d4戲7詔（屋面板、擦埶支挥等£fi）r屋面城度1:10.5b根据以上工程槪况计算三阶柱计算长度系数.6-1厂膺醴鎖尺寸

2、图6-2三阶柱门式刚架6.2刚架柱计算长度系数求解规范公式求解表6T备段柱轴心力设计偵及裁面特征也比号134轴力N(kN)655165.5265.5365.5柱高H(a)3339微面尺寸(mt)H500x30Qxl0xl6H700x300xl0bcl6H700x300xlQxl6H50Qx30Qx10x14徵面枳A佃)1.42&10-21.62SxlO'21j62Sx10-22623SxlO'20.50.70.71.2«14£I(n>6.47S4xlO*41.3715x1O*31.3715x1O'3Sj6152x10'3利用表6

3、-1提供的数据计算公式中用到的中间数据如卜:0=贰3(65.5x8.6152xl0*3=-<i=0.51469365.5x6.4784x10_/2丽JH、N山3(165.5x8.6152xl0'3o=_.1r=U.5622-3H、3,265.5xS.6152xl0-07i209V365.5xl.3715xlO"J6.4784xlO'*x9IM8.6152xlx3IM1.3715x10“x9/"&6152xl0_,x3J、1.3715xlO-1x9/"8.6152x10"x3A；0.2256=0.4776=0.4776按照钢结

4、构设计规范冈附表D柱上端可移动但不可转动的假设即梁与上柱线刚度比大于20时，式(512)用数学软件matlab算得卜段柱的计算长度系数u4=2,6966.K他各段柱计算长度系数为:“严牆=5.2402*亠=泄=4.林2.69660.71202.69660.71203.7S74710.51462720.5622梁柱刚接柱f计算长度系数求解采用ANSYS对工业厂房进行屈曲分析.分析步驟见第五章。变戳而梁单元采用三维BEAM189单元.柱单兀采用三维BEAM4单元半刚性节点用C0MBIN14单兀.紂到变截浙梁刚架屈曲荷2800x10.则：因此变截而梁刚性连接的卜段柱的计算长度系数为:ux8.6152

5、xlQ-39V4.28x10'x5.581=3.00S8其他各段柱计算长度系数计算如卜:=>0088=5846/£=10088=535181710.51463心0.5622623梁柱半刚接柱子计算长度系数求解如图63为梁柱Y刚性连接节点详图利用公式(211)得到丫刚性节点初始刚度：("+)'+("-&一=2x2.06x105(600+100)2+(600-16-100)，1003100369.35203203379.94=1.1124xlO11Azmmlrad图63梁核半刚性节点分析后得到丿川曲荷我为卩6=4.097%10细同样方法得

6、到卜段杆的计算长度系数为:3.14206xl()Hx&6152xlL4.0979x10'x5.581=3.0749其他各段柱计算长度系数计算如F：3.0749_0.5146一59753"3.07490.56225.469463计算结果分析为了便对比分析现将上一节三种计算结泉列出衣格.见U6-2表6-2.三种计算方法得到的计算长度系数M1M2M3M4规范假定公式5.24024.79653.78742.6966刚按5.S4695.351S4.22183.008S半刚按5.97535.46944.31873.074923阶形柱分段数传统公式刚接口芈刚接47654321藏*廻

7、乂當±图6-4各段柱计算长度系数通过比较我们发现按m规范假定公式、梁柱刚接及梁柱'卜刚接讣ww出的柱子计算长度系数是依次增大的，丫刚接相比规范假定计算方法得到的计算长度系数的増大14%.已经超出了工程允许的误差范围.所以针对目前应用较多的轻钢屋面体系实腹式变截面梁，若仍按照观范中假设的汁算方法,计算结果是偏于不安全的。6.4本章小结木苹通过一个具体的匸程实例分别按曲现范假定计知公式、考虑变截面梁对柱约束的刚接的仃限元计算方法以及考應变截面梁对柱约束的'卜刚接刚架的仃限兀讣算方法御到了相应的柱计算长度系数经过对比发现它们的汁只结果是依次増大的,增大的幅度超出了工程允许忽

8、略的范围,建议设计人员在实际设计工作中要引起重視.梁柱节点在刚架分析中占有重要的地位，其性能与整个结构的变形和内力侑着密切的关系。从H前大鱼的研究结果看來，梁柱刚接和絞接只是两种极限悄况,多数连接处于它们Z间，呈现半刚性特点，虽然刚接和铁接使分析过程简化，但是分析结果与实际情况仃差别，某些悄况卜这种差別不可忽略，否则会使结构设计偏于不安全.致使结构失效破坏.半刚性节点大址用于钢结构中.便结构的内力和变形出现的新的特点，卩I半刚性的设计方法目前还很少见.特别是通用的简便设i十方法更是寥寥无儿，因此在设计中如何考虑匸刚性特点，是研究者一直探索的课题。木文I料绕半刚性W点对刚架三阶柱讣铮长度系数的莎

9、响上要作了以卜儿点工作：（1）针对大虽仃关半刚性的文献作了横向和纵向的分析和对比工作，对前人的研究结果进行总结,找出他们研究的共同点和并fl不同的创新点:（2）借助仃限元软件ANSYS分别建立了梁柱絞接、半刚接、刚接模教.对比三种情况卜得到的构件内力，并分析貝中的原冈：（3）鉴规范使用的柱子计算长度系数的方法推导出考應梁柱线刚度比的三阶柱计算长度系数的公式,并与何限元计算结果比较.验证了所推导公式的正确性.建立三阶柱刚架有限元模型,分别对比了变截面梁与等截面梁和、卜刚接和刚接情况卜柱子的计算长度系数.（4）结合一个工程实例，分别求得了不考电梁柱线刚度比、考电梁柱线刚度比以及考虔丫刚性和梁柱线刚

10、度比两种因秦条件卜三阶柱计算长度系数，三种方法求得的汁算氏度系数是依次增大的.而M.Y：刚性条件卜的计焼氏度系敌较规范计算方法増大的范围超出工程允许忽略的误差范围，建议在结构设计中引起重7.2展望、卜刚性变截（ill梁三阶柱门式刚架在不久的将来一定会大虽应用于实际T程中对于这种结构形式还需要更深、更广的理论分析和试验研究，由于条件和时何的限制木文对这种三阶柱门式刚架的研究还不够全血，结合木文的研究内容，上要仃以卜儿个方面还碍要进一步研究和完善：（1）半刚性连接弯矩转角曲线是菲线性的,转动刚度随着荷载的加大是逐渐减弱的，而本文釆用半刚性节点的初始刚度即梁柱夹角有微小变形时的刚度,未考虑非线性因素，但在实际工程中,梁柱的夹角是有可能变大的,若仍采用初始刚度计算，就岛估了结构的承载能力，因此如何准确得到大转ffj时对应的转动刚度來进行耕确分析需耍进一步的研究：（2）本文得到了、卜刚性连接条件下的变戳面梁刚架柱计算长度系数,在现行的钢结构设计软件中,可以增加人机交互式菜单来考虑这种影响。当设计人员对丫:刚性刚架柱计师长度系数仃准确的把握时可以根据实际情况进彳适、”I的调整：（3）本文半刚性连接刚架三阶柱计算长