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钢结构以其质量轻、抗震性能好、安装速度快等优点广泛应用于一些大型建筑、高层建筑和工业厂房。钢结构节点连接主要有焊接连接、铆接连接和螺栓连接三种连接方式。螺栓连接作为一种主要的节点连接方式有其独特的优越性,而不同螺栓的连接方式会直接影响钢框架整体质量。高强螺栓连接和普通螺栓连接在受力上完全不同,这样可能导致对钢框架的动力特性影响差别比较大,然而目前有关对比分析这两种螺栓连接对动力特性影响研究资料还很少,因此研究两种螺栓对钢框架动力特性的影响具有一定的价值。
本文利用模态试验的研究方法分别对普通螺栓和高强螺栓两种连接状况下钢框架的动力特性参数进行了研究,同时通过大型通用有限元软件ANSYS对钢框架的动力特性进行了收集分析。试验过程中对普通螺栓和高强螺栓分别采集了四组数据,激励点共有112个分别设置在八根横梁上,采纳点分别设置在L1、L5的下端翼缘板的中点处和Z1的750mm、1500mm高度处。在ANSYS中建立与试验1∶1的框架模型,分别选取SOLID45、BEAM4、TARGE170和CONTA173单元赋予给对应构件,通过后处理提取钢框架的动力特性参数。
综合对比试验结果和有限元分析结果后发现:
1、高强螺栓连接不仅增大了钢框架的绝对刚度,同时还对钢框架的阻尼系数产生较大影响;
2、高强螺栓连接对钢框架频率的影响较大,相对频率变化率接近10%,采用高强螺栓连接不能像普通螺栓那样简化为简支连接来分析;
3、高强螺栓连接还大大提高了节点区域的抗剪承载力,使得整个钢框架的抗震性有所提高;
4、在考虑高强螺栓连接时不能简单的认为只是增加了节点的刚度,而是作为一种有别于普通螺栓连接方式的连接来考虑;
5、不管是高强螺栓还是普通螺栓连接,钢框架在前几阶时振型图较为规则但随着阶次的增加振型图变得杂乱无章;
6、不管是采用试验分析还是有限元模拟来获取钢框架动力特性参数的方法都比较可靠,与试验结果对比发现ANSYS模拟方法得到的高强螺栓对钢框架动力特性的影响较大。
从试验和有限元模拟结果可知,采用高强螺栓连接时既不能像普通螺栓连接那样简化为简支连接,也不能完全简化为固支连接。采用不同螺栓连接时,对结构动力特性的影响会有比较大的差别。
本文利用模态试验的研究方法分别对普通螺栓和高强螺栓两种连接状况下钢框架的动力特性参数进行了研究,同时通过大型通用有限元软件ANSYS对钢框架的动力特性进行了收集分析。试验过程中对普通螺栓和高强螺栓分别采集了四组数据,激励点共有112个分别设置在八根横梁上,采纳点分别设置在L1、L5的下端翼缘板的中点处和Z1的750mm、1500mm高度处。在ANSYS中建立与试验1∶1的框架模型,分别选取SOLID45、BEAM4、TARGE170和CONTA173单元赋予给对应构件,通过后处理提取钢框架的动力特性参数。
综合对比试验结果和有限元分析结果后发现:
1、高强螺栓连接不仅增大了钢框架的绝对刚度,同时还对钢框架的阻尼系数产生较大影响;
2、高强螺栓连接对钢框架频率的影响较大,相对频率变化率接近10%,采用高强螺栓连接不能像普通螺栓那样简化为简支连接来分析;
3、高强螺栓连接还大大提高了节点区域的抗剪承载力,使得整个钢框架的抗震性有所提高;
4、在考虑高强螺栓连接时不能简单的认为只是增加了节点的刚度,而是作为一种有别于普通螺栓连接方式的连接来考虑;
5、不管是高强螺栓还是普通螺栓连接,钢框架在前几阶时振型图较为规则但随着阶次的增加振型图变得杂乱无章;
6、不管是采用试验分析还是有限元模拟来获取钢框架动力特性参数的方法都比较可靠,与试验结果对比发现ANSYS模拟方法得到的高强螺栓对钢框架动力特性的影响较大。
从试验和有限元模拟结果可知,采用高强螺栓连接时既不能像普通螺栓连接那样简化为简支连接,也不能完全简化为固支连接。采用不同螺栓连接时,对结构动力特性的影响会有比较大的差别。