工字形截面梁柱节点翘曲传递分析

来源 :浙江大学建筑工程学院 浙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhengziwei5
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薄壁构件扭转时截面将产生翘曲变形,本文通过对薄壁梁柱结构算例的扭转解析求解发现,只有搞清双力矩和翘曲位移这一对广义力和广义位移在节点处的传递关系,才能最终解决空间薄壁杆件的扭转计算问题。目前通用有限元软件对翘曲位移的考虑,采用简单地增加一个翘曲自由度,并认为梁柱节点处翘曲位移连续,通过修改有限元坐标转换矩阵,即把转换矩阵中与翘曲自由度对应的对角线位置上的元素取为1,实现其在有限元中的应用。本文揭示了有限元软件的这种处理方法等效的梁端、柱端双力矩和翘曲位移在节点处的传递关系。已有的文献研究显示,翘曲在薄壁梁柱节点处的传递情况并没有统一的规律,而是与节点具体的构造形式有关。因此,通用有限元软件无论是节点处采用的翘曲传递关系,还是其相应在有限元中的处理方法,均未考虑不同节点构造形式的差别,因而是有问题的。本文对一些工字形截面梁柱节点形式的翘曲传递进行了分析,得到了节点处翘曲传递的转换关系,并将之应用到有限元程序中对算例进行计算比较分析。首先,通过板件分解法,对无加劲梁柱节点进行分析,得到节点处梁端柱端双力矩和翘曲位移的两个关系式,将之应用到自编空间薄壁杆件矩阵位移法程序中对算例进行计算,并与板壳单元的计算结果作比较,发现本文方法有一定适用性,同时从方法的局限性分析得出梁倾角较小的无加劲肋梁柱结构发生扭转时,节点处翼缘的翘曲转角使得相邻构件截面的腹板发生了不规则的歪曲变形;然后,本文对梁有倾角的翼缘延伸加劲节点的分析得到节点处翘曲位移的简单关系,可轻松实现在有限元中的应用,并且有着很好的精度,符合工程实际的要求;最后,对三块加劲肋梁柱节点的翘曲传递分析提供几个可供参考的研究思路。
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