半刚性连接钢框架的时程分析(一)

1、半刚性连接钢框架的时程分析（一）马翠玲1，孙颂旦2，华建兵1，孙爱琴1(1.合肥学院，合肥230022；2.宣城柏庄置业有限公司，宣城242000)摘要为了探讨不同梁柱节点钢框架抗震性能的差别，本文结合工程实际设计了10个系列，共50个有限元试件，通过ANSY分析软件，对框架进行时间历程分析，来探讨框架层数、框架跨数，尤其是梁柱连接节点的转动刚度等参数对钢框架抗震性能的影响。分析表明：半刚性钢框架结构在地震荷载作用下具有良好的抗震性能。关键词半刚性钢框架，地震荷载，有限元，时程分析Time-historyAnalysisofSemi-rigidSteelFramesMACuiling1,SUN

2、Songdan2,HUAJianbing1,SUNAiqin1(1.HefeiUnivercity,Hefei230022;2,XuanchengBaizhuangCompanyLimited,Xuancheng242000)Abstract：Inordertoresearchoftheseismicperformanceofsemi-rigidsteelframes,thepaperdesign10series(altogether50)offiniteelementanalyticmodels.Furthermore,thetime-historyanalysisisdiscussedin

3、thispapertoinvestigatetherelationsbetweenframeparametersofsemi-rigidsteelframes,theseparametersincludetheframesfloornumber,theframesspannumberandtheframesdamp,especiallytherotationstiffnessofbeam-to-columnconnections.Comparingwiththesteelframestructure,semi-rigidsteelframestructureunderseismicloadin

4、ghasagoodseismicperformance.Keyword:semi-rigidsteelframe,earthquakeload,finiteelement,time-historyanalysis1.引言钢框架结构具有强度高，塑性、韧性好，重量轻，特别适合动力荷载下工作的特点，在实际工程中钢框架得到越来越广泛的应用，其中梁柱节点是钢框架中的关键连接部分。大量的试验证明，在荷载作用下，钢框架的实际梁柱连接性能总是介于理想的刚接和铰接之间，即半刚性的连接。半刚性节点初始转动刚度1一般在600)makesmallpic(this,600,1800);src= HYPERLINK C:

5、/DOCUME1/ADMINI1/LOCALS1/Temp/ksohtml/wps file:/C:/DOCUME1/ADMINI1/LOCALS1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-6481.pngwidth=137height=23/之间，具有较好的延性及耗能能力2，3，可以大大降低震害4。但是由于半刚性连接的复杂性和多样性，相应的理论和试验研究尚应进行进一步发展，本文的目的就是对半刚接钢框架在地震作用下的力学性能，予以探讨。为了验证使用ANSY歆件在组合结构有限元建模过程中的正确性以及使用建立的模型进行分析计算的可靠性，通过对以下算例的计算，以验证使用ANSY歌件建

6、模和计算分析的准确程度。如图1所示半刚接悬臂梁承受集中荷载，P1=20kNP2=10kN梁端采用半刚接，梁的长度L=2000mm梁的截面采用Hxx00)makesmallpic(this,600,1800);src= HYPERLINK C:/DOCUME1/ADMINI1/LOCALS1/Temp/ksohtml/wps file:/C:/DOCUME1/ADMINI1/LOCALS1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-6837.pngwidth=13height=14/150600)makesmallpic(this,600,1800);src= HYPERLINK

7、C:/DOCUME1/ADMINI1/LOCALS1/Temp/ksohtml/wps file:/C:/DOCUME1/ADMINI1/LOCALS1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-31055.pngwidth=13height=14/6600)makesmallpic(this,600,1800);src= HYPERLINK C:/DOCUME1/ADMINI1/LOCALS1/Temp/ksohtml/wps file:/C:/DOCUME1/ADMINI1/LOCALS1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-9698.pngwidth=1

8、3height=14/8。计算悬臂梁的端部竖向位移。采用ANSYST算与线性简化计算两种计算方法，其结果见表1。观察表中计算结果，两种方法的计算结果非常接近。ANSYS分析中单元模型采用Beam189BIN14单元。600)makesmallpic(this,600,1800);src= HYPERLINK C:/DOCUME1/ADMINI1/LOCALS1/Temp/ksohtml/wps file:/C:/DOCUME1/ADMINI1/LOCALS1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-13555.pngwidth=484height=147/图1半刚接悬臂梁尺寸图

9、Fig.1Semi-rigidcantileverbeamsizeplan.表1半刚接悬臂梁ANSYSJ线性简化计算结果对比表单位:mmTable1ComparativetablebetweenANSYSandcalculatedresultswiththelinearsimplifiedUnit:mm2.2有限元框架的详细参数有限元框架结合工程实际建立，框架梁柱均为H型截面，材料均为Q235。框架试件截面尺寸详见表2，表中所有框架试件的梁柱截面尺寸由3D3s软件设计，设计依据如下：表2框架试件截面尺寸图Table2Thesectionsizeforframesample2.2有限元框架的详细

10、参数有限元框架结合工程实际建立，框架梁柱均为H型截面，材料均为Q235。框架试件截面尺寸详见表2，表中所有框架试件的梁柱截面尺寸由3D3s软件设计，设计依据如下：表2框架试件截面尺寸图Table2Thesectionsizeforframesample2.2有限元框架的详细参数有限元框架结合工程实际建立，框架梁柱均为H型截面，材料均为Q235。框架试件截面尺寸详见表2，表中所有框架试件的梁柱截面尺寸由3D3s软件设计，设计依据如下：表2框架试件截面尺寸图Table2Thesectionsizeforframesample有限元框架结合工程实际建立，框架梁柱均为H型截面，材料均为Q235。框架试

11、件截面尺寸详见表2，表中所有框架试件的梁柱截面尺寸由3D3s软件设计，设计依据如下：表2框架试件截面尺寸图Table2Thesectionsizeforframesample2.2有限元框架的详细参数有限元框架结合工程实际建立，框架梁柱均为H型截面，材料均为Q235。框架试件截面尺寸详见表2，表中所有框架试件的梁柱截面尺寸由3D3s软件设计，设计依据如下：表2框架试件截面尺寸图Table2Thesectionsizeforframesample2.2有限元框架的详细参数有限元框架结合工程实际建立，框架梁柱均为H型截面，材料均为Q235。框架试件截面尺寸详见表2，表中所有框架试件的梁柱截面尺寸由3D3s软件设计，设计依据如下：表2框架试件截面尺寸图Table2Thesectionsizeforframesample2.2有限元框架的详细参数有限元框架结合工程实际建立，框架梁柱均为H型截面，材料均为Q235。框架试件截面尺寸详见表2，表中所有框架试件的梁柱截面尺寸由3D3s软件设计，设计依据如下：表