鋼結(jié)構(gòu)半剛性連接的力學(xué)建模與非線性分析研究.pdf

1、在一般鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計理論中，鋼結(jié)構(gòu)的梁柱節(jié)點總是被假定為鉸接或者完全剛接。而在實際的鋼結(jié)構(gòu)中，鉸接和完全剛接都是不存在的。換言之，所有的鋼節(jié)點都是半剛性的。雖然將鋼節(jié)點假設(shè)為鉸接或者完全剛接可以簡化鋼結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計，但基于這種假定的設(shè)計可能造成鋼材浪費甚至使結(jié)構(gòu)不安全。目前，國內(nèi)外缺乏完善的半剛性鋼結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計方法，關(guān)于半剛性的研究主要基于彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系已經(jīng)獲得的情況下，較少關(guān)于如何獲得彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系的研究。因此，本文主要研究半剛性連接

2、節(jié)點的力學(xué)分析以及半剛性鋼結(jié)構(gòu)的整體力學(xué)分析，完成了以下工作:
　　1、提出采用非協(xié)調(diào)實體單元對半剛性節(jié)點進(jìn)行精確建模分析。分析了協(xié)調(diào)實體單元剪切自鎖以及沙漏模式的形成原因，系統(tǒng)研究了考慮幾何非線性的三維非協(xié)調(diào)實體單元，通過虛參數(shù)法保證了非協(xié)調(diào)元的收斂性，推導(dǎo)了非協(xié)調(diào)元在T.L.格式下的全量以及增量格式，在此單元基礎(chǔ)上，提出了可以考慮雙重非線性的可行的程序編制方案。
　　2、在獲取半剛性節(jié)點彎矩-轉(zhuǎn)角關(guān)系的基礎(chǔ)上，通過縮聚的

3、方法推導(dǎo)了平面半剛性梁柱單元。提出先用實體單元分析半剛性節(jié)點再用半剛性梁柱單元分析鋼結(jié)構(gòu)整體框架的非線性分析流程。
　　3、采用MATLAB以及FORTRAN兩種計算機語言編寫非協(xié)調(diào)實體單元計算程序，包括全量格式、增量格式以及考慮雙重非線性的計算程序。這些程序可用于獲得半剛性節(jié)點的彎矩-轉(zhuǎn)角曲線。采用MATLAB語言編寫了平面半剛性梁柱單元用于鋼框架整體分析。本論文就相同算例比對了ANSYS與本文程序的計算結(jié)果，驗證了本文程序的正