1 钢结构连接的特点 1
1.1 传统钢框架刚性连接节点的特点 1
1.2 新型钢框架刚性梁柱连接的特点 2
1.3 半刚性连接类型 4
1.4 钢框架梁柱连接的研究方法 5
1.5 各国钢结构规范中梁柱连接的设计和计算方法 7
1.5.1 欧洲规范 7
1.5.2 美国连接设计规范 8
1.5.3 日本连接规范 8
1.5.4 我国钢结构规范 9
1.6 本章小结 9
2 半刚性梁柱连接的类型及性能 10
2.1 梁柱连接的受力特性 10
2.2 半刚性梁柱连接的M-θr力学模型 11
2.2.1 线性模型 11
2.2.2 多项式模型 11
2.2.3 B样条模型 12
2.2.4 幂函数模型 12
2.2.5 指数函数模型 12
2.2.6 有限元法的模拟 13
2.3 半刚性连接的恢复力模型 13
2.4 本章小结 15
3 钢框架梁柱连接的受力性能分析 17
3.1 引言 17
3.2 狗骨式刚性连接的受力性能 17
3.2.1 连接的设计 17
3.2.2 影响狗骨式刚性连接性能的因素 18
3.3 半刚性梁柱连接的受力性能 18
3.3.1 顶底角钢连接的受力性能 18
3.3.2 带双腹板顶底角钢连接的受力性能 21
3.3.3 外伸端板连接的受力性能 24
3.3.4 短T型钢连接的受力性能 31
3.4 各类连接一般设计原则 32
3.5 本章小结 32
4 梁柱连接的试验研究 35
4.1 引言 35
4.2 试验概况 35
4.2.1 试验目的 35
4.2.2 试件材性试验 36
4.2.3 梁柱连接试件的设计 36
4.2.4 量测仪器 39
4.2.5 试验加载装置 40
4.2.6 试验测试内容及测试仪器 40
4.3 试验结果及结果分析 40
4.3.1 顶底角钢连接、带双腹板顶底角钢连接 40
4.3.2 外伸端板连接 45
4.3.3 短T型钢连接 47
4.3.4 狗骨式刚性连接 50
4.3.5 原因分析 52
4.4 试验结果讨论 52
4.4.1 各种连接的滞回曲线分析与对比 52
4.4.2 各种连接的破坏模式分析 53
4.4.3 节点域的变形对连接性能的影响 53
4.4.4 理论分析计算与试验数值的对比 53
4.5 本章小结 54
5 梁柱连接节点的有限元分析 56
5.1 ANSYS有限元建模基本设置 56
5.1.1 试件尺寸和材料本构参数 56
5.1.2 边界条件与加载控制 56
5.1.3 定义材料特性和单元类型 57
5.1.4 定义接触单元 57
5.1.5 定义预拉力单元 58
5.1.6 求解设定 58
5.2 顶底角钢梁柱连接有限元分析 58
5.2.1 有限元模型 58
5.2.2 加载方案 59
5.2.3 有限元计算结果 59
5.2.4 结论 61
5.3 带双腹板顶底角钢梁柱连接有限元分析 62
5.3.1 有限元模型及材料本构关系 62
5.3.2 有限元结果及分析 62
5.3.3 结论 64
5.4 剖分T型钢梁柱连接有限元分析 65
5.4.1 模型建立 65
5.4.2 加载方案确定 66
5.4.3 计算结果分析 67
5.4.4 结论 73
5.5 外伸端板梁柱连接有限元分析 73
5.5.1 有限元模型及材料本构关系 73
5.5.2 有限元结果及分析 74
5.5.3 结论 81
5.6 狗骨式刚性连接有限元分析 81
5.6.1 有限元模型及材料本构关系 81
5.6.2 有限元结果及分析 81
5.6.3 节点域应力分析 82
5.6.4 结论 83
5.7 本章小结 84
6 半刚性钢框架的几何和材料非线性分析 85
6.1 概述 85
6.2 连接非线性 87
6.2.1 半刚性连接梁柱单元模型 87
6.2.2 半刚性梁柱单元的刚度矩阵 87
6.3 半刚性钢框架的二阶非线性分析 88
6.3.1 概述 88
6.3.2 考虑二阶效应的半刚性梁柱单元的刚度矩阵 89
6.4 考虑材料非线性的二阶半刚性连接钢框架分析 93
6.4.1 增量形式的力-位移方程 93
6.4.2 各种情况下的刚度方程 93
6.5 非线性分析的求解方法 96
6.5.1 概述 96
6.5.2 非线性方程的求解方法——牛顿-拉夫逊荷载控制法 97
6.5.3 钢框架分析的破坏准则 97
6.6 计算流程 98
6.7 本章小结 100
7 钢框架试验研究 102
7.1 概述 102
7.2 材性试验 102
7.3 试验概况 103
7.3.1 试件设计与制作 103
7.3.2 试验装置、试件安装和试验概况 104
7.4 试验结果及分析 108
7.4.1 试验结果 108
7.4.2 滞回特性分析 109
7.4.3 弯矩转角分析 111
7.4.4 塑性铰分析 112
7.4.5 试验小结 112
7.5 试验结果与程序计算结果比较 113
7.5.1 考虑连接柔性框架的内力与位移计算 113
7.5.2 不考虑连接柔性框架的内力与位移计算 116
7.6 ANSYS有限元分析及结果对比 117
7.6.1 半刚性连接钢框架 117
7.6.2 狗骨式刚性连接钢框架 118
7.7 本章小结 120
8 空间半刚性连接钢框架二阶弹塑性分析 122
8.1 前言 122
8.2 基本假定 122
8.3 空间半刚性连接钢框架的弹塑性分析 122
8.3.1 空间钢框架结构杆单元的广义增量平衡方程 124
8.3.2 应变-位移关系 125
8.3.3 空间钢框架结构杆单元的几何非线性刚度方程 127
8.3.4 广义增量平衡方程的积分 128
8.3.5 空间杆单元的弹塑性刚度方程 130
8.3.6 空间受力杆截面的屈服面方程 132
8.3.7 半刚性连接空间杆单元非线性刚度方程 133
8.3.8 半刚性连接空间钢框架弹塑性刚度方程 134
8.4 本章小结 135
9 空间半刚性钢框架的有限元分析 137
9.1 概述 137
9.2 空间半刚性钢框架有限元模型 137
9.2.1 有限元计算模型 137
9.2.2 有限元单元选取及加载求解 138
9.3 节点刚度对空间钢框架顶点侧移的影响 139
9.4 节点侧向刚度对空间钢框架顶点侧移的影响 141
9.5 节点侧向刚度对空间半刚性钢框架内力的影响 142
9.5.1 改变节点刚度分析节点侧向刚度对空间半刚性钢框架内力的影响 142
9.5.2 非对称情况下节点侧向刚度对空间半刚性钢框架内力的影响 143
9.6 本章小结 144
10 半刚性连接抗火性能研究 146
10.1 概述 146
10.1.1 结构抗火设计 146
10.1.2 国内外相关规范 147
10.2 半刚性梁柱连接节点热传导研究 148
10.2.1 带双腹板顶底角钢梁柱连接节点热传导研究 148
10.2.2 顶底角钢梁柱连接节点热传导研究 156
10.3 半刚性连接抗火性能有限元分析 158
10.3.1 端板连接抗火性能有限元分析 158
10.3.2 带双腹板顶底角钢梁柱连接抗火性能有限元分析 162
10.3.3 顶底角钢梁柱连接抗火性能有限元分析 167
10.4 本章小结 171
11 半刚性连接平面钢框架拟动力试验研究 174
11.1 拟动力试验简介 174
11.2 拟动力试验原理 174
11.3 试验概况 175
11.3.1 试件设计与制作 175
11.3.2 试验装置 176
11.3.3 试验目的 177
11.3.4 试件材性试验 177
11.3.5 试验测试内容及测试仪器 178
11.4 试验地震波的选取 178
11.4.1 地震动的三个基本要素和选择原则 178
11.4.2 地震波的选取和调整 179
11.5 试验步骤 180
11.5.1 试验参数的确定 180
11.5.2 试验加载方案 181
11.6 试验现象及分析 182
11.6.1 各主要受力截面应变反应 183
11.6.2 100gal荷载等级下梁应变分析 183
11.6.3 100gal荷载等级下柱应变分析 183
11.6.4 200gal等级荷载下梁应变分析 184
11.6.5 200gal等级荷载下柱应变分析 184
11.6.6 300gal等级荷载下梁应变分析 184
11.6.7 300gal等级荷载下柱应变分析 184
11.6.8 测点位移分析 187
11.6.9 层间刚度 189
11.6.10 加速度反应 189
11.6.11 位移反应 191
11.6.12 滞回性能 192
11.7 结论与展望 193