框架梁柱节点性能研究之测试方法与边界条件的分析

作者：袁继雄^*

来源：博士, 汕头大学, 2008-06-01.

• 节点
• 测试方法
• 边界条件
• 转角
• 节点域

节点是框架的重要组成部分,近三十年来,国内外进行了大量的节点性能试验、理论分析和有限元模拟。分析国内外的研究成果,可以发现存在一些问题:节点试验的测试方法和试验条件缺乏标准;处理试验数据和选择M—θ模型的多元化和非确定性;有限元分析中建模、接触处理等差异和所带来的影响很难评估;各种计算节点初始刚度和承载力公式的合理性和适用性的验证问题。这些问题说明需要建立一套包括试验研究和理论分析、有限元模拟的框架节点性能研究标准方法,才能实现科研资源的节约优化,实现节点性能研究的系统化。本文首次系统地对节点性能的测试方法和试验边界条件进行研究,初步建立节点性能研究的标准测试方法体系,对试验边界条件设置提出推荐性做法。在测试方法研究中,首先,对国内外既有节点性能测试方法进行了系统分析,总结存在的问题。其次,提出“梁—柱变形位移”的概念,探讨由梁—柱变形位移推算结构分析所需的连接相对转角的方法。接着,通过简支梁试验和边节点试验,探讨节点转角测试和节点域剪切变形测试的方法。最后,提出了节点转角和节点域剪切变形测试的推荐性方法,该推荐性方法可纳入“标准方法”的体系。在边界条件研究中,首先分析了既有节点试验中梁、柱边界设置的情况,指出与实际结构存在的差异。其次,对边节点试件设置了三种柱端边界和两种梁端边界,通过试验探讨边界条件、柱轴压力等因素对反映节点性能所造成的影响。接着,利用有限元工具进行更广泛的节点分析,比较边界条件、柱轴压力、梁柱线刚度比等的影响。最后,给出节点试验中边界条件的推荐性做法和建议。