箱形柱與工字梁連接節(jié)點翹曲位移傳遞的分析.pdf

1、薄壁構(gòu)件在扭轉(zhuǎn)荷載作用下截面會產(chǎn)生顯著的翹曲變形，在強度、穩(wěn)定和振動等的計算中不能忽略截面翹曲變形的影響.單根構(gòu)件翹曲變形的計算，理論上已經(jīng)很成熟，但對于多根薄壁構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)，由于節(jié)點翹曲自由度傳遞關(guān)系并不明確，結(jié)構(gòu)中各個構(gòu)件翹曲變形的計算是迄今為止沒有得到很好解決的一個問題.現(xiàn)在比較簡單的一個處理方法，也是為一些當(dāng)今比較流行的大型有限元程序缺省采用的方法，是將節(jié)點處各構(gòu)件的剛度矩陣中翹曲自由度對應(yīng)的剛度矩陣元素直接相加，也即采用了匯

2、交于節(jié)點的各構(gòu)件的翹曲自由度相等這個假定，采用這樣一個處理方法可能導(dǎo)致不正確的結(jié)果。 對于空間框架中的梁柱剛性連接節(jié)點，柱子與兩個方向的梁連接，考慮柱與粱三個正交方向構(gòu)件的翹曲自由度各自獨立，一個節(jié)點需要3個翹曲自由度，加上傳統(tǒng)的6個自由度，則一個節(jié)點需要9個自由度。但是對于一些常用的節(jié)點形式，這三個翹曲自由度之間是存在一定的關(guān)系的. 箱形截面具有優(yōu)越的受力性能，繞兩主軸穩(wěn)定性和剛度相近，抗扭剛度大，承載能力高，而且箱形

3、截面用鋼量少，梁柱連接構(gòu)造比較簡單，因此在鋼結(jié)構(gòu)建筑中得到廣泛應(yīng)用，本文所研究的節(jié)點形式即為箱形柱與工字梁連接節(jié)點.箱形截面屬于閉口截面，閉口截面與翹曲有關(guān)的截面性質(zhì)有自身鮮明的特點，比如自由扭轉(zhuǎn)剛度大，但翹曲剛度卻不大，甚至可以是零。當(dāng)箱形截面翹曲剛度為零時，截面上不再有任何翹曲產(chǎn)生，構(gòu)件的扭轉(zhuǎn)總是自由扭轉(zhuǎn)，于是這種情況下也不再需要翹曲自由度這第7個自由度。因此本文分兩種情況考慮箱形柱與工字梁連接節(jié)點翹曲位移的傳遞，第二章討論了箱形截

4、面翹曲剛度為零的情形，引入了柱端虛擬翹曲自由度的概念，得到了節(jié)點處兩個方向梁的翹曲自由度與這個虛擬翹曲自由度之間的關(guān)系，從柱子依靠自身的自由扭轉(zhuǎn)剛度為梁提供端部翹曲約束的角度出發(fā)，推導(dǎo)了梁端雙力矩的表達式；第三章討論了箱形截面翹曲剛度不為零的情形，得到了3個翹曲自由度之間的簡單關(guān)系，并通過分析節(jié)點對梁端的翹曲約束得到了梁端雙力矩與翹曲自由度之間的關(guān)系.第四章則討論了幾個由薄壁構(gòu)件組成的簡單框架的彈性彎扭屈曲分析，框架節(jié)點采用本文所述的翹