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鋼結構加工基地
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鋼結構加工基地丨彎矩M-曲率φ關系曲線??!

2021-08-09 00:00:00

基本概念

連接節(jié)點的類別,根據節(jié)點處傳遞荷載的情況,所采用的連接方法以及細部構造,按節(jié)點的力學特性,可以分為剛性連接節(jié)點、鉸接連接節(jié)點以及半剛性連接節(jié)點。

節(jié)點的設計構造應當與理論計算模型相一致。不同連接節(jié)點的細部構造將會影響結構構件的受力特征以及出現(xiàn)不同的內力重分布和撓曲變形。例如,鋼框架在結構分析時,梁柱的連接通常假定為剛接或鉸接,剛接時需將梁的翼緣與柱焊接,同時將梁的腹板與柱翼緣焊接,或通過螺栓與柱翼緣上的節(jié)點板連接,而鉸接則僅需將梁的腹板通過螺栓和柱相連接,前者構造復雜且梁跨中截面不能充分利用,后者盡管構造簡便,但僅利用了梁跨中截面且結構的變形較大,采用梁柱的半剛性連接則能避免其不足。

鋼結構加工基地,鋼結構節(jié)點設計應根據結構的重要性、受力特點、荷載情況和工作環(huán)境等因素選用節(jié)點形式、材料與加工工藝。在具體的設計中,為使連接節(jié)點具有足夠的強度和剛度,應根據連接節(jié)點的位置及其所要求的強度和剛度,合理地確定連接節(jié)點的形式、連接方法、具體構造、基本公式以及理論分析模型。

鋼結構加工基地,彎矩-曲率關系曲線

連接節(jié)點的剛性大小可以通過彎矩M-曲率φ關系曲線來描述。理論的剛性連接節(jié)點需要能夠傳力彎矩M、剪力V以及軸力等,在彎矩M作用下截面的曲率φ=0,也即不發(fā)生轉角,抗彎剛度無窮大;理論的鉸接是完全不能承受彎矩,也即抗彎轉動剛度等于零。

鋼結構加工基地

彎矩M-曲率φ關系曲線

而對于半剛性連接節(jié)點,其連接既非完全剛性,又非理想鉸接,其節(jié)點處的彎矩和相對轉角關系是呈非線性的,它的轉動特性介于完全剛接和理想鉸接兩者之間,既可以傳遞一定的彎矩,又會在構件之間產生一定的相對轉角。

對鋼框架而言,試驗結果表明,鋼結構加工基地剛接或鉸接的框架是不存在的,所有鋼框架梁柱連接節(jié)點都是半剛性的。在實際設計中,所謂剛接連接節(jié)點在正常使用工況下截面幾乎不產生轉動曲率,更接近理論上的剛性連接節(jié)點,所謂的鉸接連接節(jié)點在正常使用工況下很容易發(fā)生截面轉動,更接近理論上的鉸接連接節(jié)點,因為可以分別視為剛接與鉸接進行理論計算。

而對于半剛性連接節(jié)點,設計時應當考慮剛度降低的影響,如果將其假設成剛性連接或鉸接的結構進行內力分析,由于其假設的內力狀況與實際受力的狀況不同,得出的結果很可能是不可靠的,目前較為準確的方法是考慮二階效應、節(jié)點本構與材料非線性的高階分析分析方法。

半剛性連接舉例

半剛性連接一般采用端板、角鋼、槽鋼、連接件等組合連接方式,連接形式更適合當下推崇的建筑工業(yè)化的裝配式建造方式,可以實現(xiàn)現(xiàn)場無焊接作業(yè),施工便捷,目前應用也較為廣泛。研究表明,連接剛度大小排序:短T形半剛性連接>端板半剛性連接>頂部底部角鋼半剛性連接>局部端板半剛性連接>腹板雙角鋼半剛性連接>腹板單角鋼半剛性連接。

采用半剛性連接進行準確分析時應注意,根據《鋼結構設計標準》GB50017-2017第5.1.4條,梁柱采用半剛性連接時,應計入梁柱交角變化的影響,在內力分析時,應假定連接的彎矩-轉角曲線,并在節(jié)點設計時,保證節(jié)點的構造與假定的彎矩-轉角曲線符合。

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