馬翠玲1，孫頌旦2，華建兵1，孫愛琴1
(1. 合肥學院，合肥 230022；2. 宣城柏莊置業有限公司 ，宣城 242000)
[摘要] 為了探討不同樑柱節點鋼框架抗震效能的差別，本文結合工程實際設計了10個系列，共50個有限元試件，通過ANSYS分析軟體，對框架進行時間歷程分析，來探討框架層數、框架跨數，尤其是樑柱連線節點的轉動剛度等引數對鋼框架抗震效能的影響。分析表明：半剛性鋼框架結構在地震荷載作用下具有良好的抗震效能。
[關鍵詞]半剛性鋼框架，地震荷載，有限元，時程分析
Time-history Analysis of Semi-rigid Steel Frames
MA Cuiling1,SUN Songdan2,HUA Jianbing1,SUN Aiqin1
(1. Hefei Univercity, Hefei 230022; 2,XuanchengBaizhuang Company Limited , Xuancheng 242000)
Abstract：In order to research of the seismic performance of semi-rigid steel frames, the paper design 10 series (altogether 50) of finite element analytic models. Furthermore, the time-history analysis is discussed in this paper to investigate the relations between frame parameters of semi-rigid steel frames, these parameters include the frame’s floor number, the frame’s span number and the frame’s damp, especially the rotation stiffness of beam-to-column connections.
Comparing with the steel frame structure, semi-rigid steel frame structure under seismic loading has a good seismic performance.
Keyword: semi-rigid steel frame, earthquake load, finite element, time-history analysis
1.引言
鋼框架結構具有強度高，塑性、韌性好，重量輕，特別適合動力荷載下工作的特點，在實際工程中鋼框架得到越來越廣泛的應用，其中樑柱節點是鋼框架中的關鍵連線部分。大量的試驗證明，在荷載作用下，鋼框架的實際樑柱連線效能總是介於理想的剛接和鉸接之間，即半剛性的連線。半剛性節點初始轉動剛度[1]一般在600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-6481.png" width="137" height="23" />之間，具有較好的延性及耗能能力[2，3]，可以大大降低震害[4]。但是由於半剛性連線的複雜性和多樣性，相應的理論和試驗研究尚應進行進一步發展，本文的目的就是對半剛接鋼框架在地震作用下的力學效能，予以探討。
2.1例證(半剛接懸臂樑分析驗證)
為了驗證使用ANSYS軟體在組合結構有限元建模過程中的正確性以及使用建立的模型進行分析計算的可靠性，通過對以下算例的計算，以驗證使用ANSYS軟體建模和計算分析的準確程度。
如圖1所示半剛接懸臂樑承受集中荷載，P1=20kN，P2=10kN。樑端採用半剛接，樑的長度L=2000mm，樑的截面採用H200600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-6837.png" width="13" height="14" />150600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-31055.png" width="13" height="14" />6600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-9698.png" width="13" height="14" />8。計算懸臂樑的端部豎向位移。採用ANSYS計算與線性簡化計算兩種計算方法，其結果見表1。觀察表中計算結果，兩種方法的計算結果非常接近。ANSYS分析中單元模型採用Beam189、COMBIN14單元。
600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-13555.png" width="484" height="147" />
圖1半剛接懸臂樑尺寸圖
Fig.1 Semi-rigid cantilever beam size plan.
表1 半剛接懸臂樑ANSYS與線性簡化計算結果對比表 單位:mm
Table 1 Comparative table between ANSYS and calculated results with the linear simplified Unit:mm
2.2有限元框架的詳細引數
有限元框架結合工程實際建立，框架樑柱均為H型截面，材料均為Q235。框架試件截面尺寸詳見表2，表中所有框架試件的樑柱截面尺寸由3D3S軟體設計，設計依據如下：
表2 框架試件截面尺寸圖
Table 2 The section size for frame sample
2.2有限元框架的詳細引數
有限元框架結合工程實際建立，框架樑柱均為H型截面，材料均為Q235。框架試件截面尺寸詳見表2，表中所有框架試件的樑柱截面尺寸由3D3S軟體設計，設計依據如下：
表2 框架試件截面尺寸圖
Table 2 The section size for frame sample
2.2有限元框架的詳細引數
有限元框架結合工程實際建立，框架樑柱均為H型截面，材料均為Q235。框架試件截面尺寸詳見表2，表中所有框架試件的樑柱截面尺寸由3D3S軟體設計，設計依據如下：
表2 框架試件截面尺寸圖
Table 2 The section size for frame sample
2.2有限元框架的詳細引數
有限元框架結合工程實際建立，框架樑柱均為H型截面，材料均為Q235。框架試件截面尺寸詳見表2，表中所有框架試件的樑柱截面尺寸由3D3S軟體設計，設計依據如下：
表2 框架試件截面尺寸圖
Table 2 The section size for frame sample
2.2有限元框架的詳細引數
有限元框架結合工程實際建立，框架樑柱均為H型截面，材料均為Q235。框架試件截面尺寸詳見表2，表中所有框架試件的樑柱截面尺寸由3D3S軟體設計，設計依據如下：
表2 框架試件截面尺寸圖
Table 2 The section size for frame sample
2.2有限元框架的詳細引數
有限元框架結合工程實際建立，框架樑柱均為H型截面，材料均為Q235。框架試件截面尺寸詳見表2，表中所有框架試件的樑柱截面尺寸由3D3S軟體設計，設計依據如下：
表2 框架試件截面尺寸圖
Table 2 The section size for frame sample
2.2有限元框架的詳細引數
有限元框架結合工程實際建立，框架樑柱均為H型截面，材料均為Q235。框架試件截面尺寸詳見表2，表中所有框架試件的樑柱截面尺寸由3D3S軟體設計，設計依據如下：
表2 框架試件截面尺寸圖
Table 2 The section size for frame sample
2.2有限元框架的詳細引數
有限元框架結合工程實際建立，框架樑柱均為H型截面，材料均為Q235。框架試件截面尺寸詳見表2，表中所有框架試件的樑柱截面尺寸由3D3S軟體設計，設計依據如下：
表2 框架試件截面尺寸圖
Table 2 The section size for frame sample