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钢结构设计中基于连接单元法的半刚性钢框架计算

钢结构设计中通常采用两种理想化的节点连接：完全刚性连接和理想铰接。实际钢框架梁柱的连接既非完全刚性连接，又非理想铰接，而是介于两者之间，即半刚性连接状况；弯矩作用时，能产生转角，承受和传递一定的弯矩。理想化的假设虽使计算简化，但会导致钢框架实际受力情况与设计不符。为了能较为准确地分析钢框架的实际受力和变形，必须在内力分析中考虑连接的半刚性。目前多采用弹簧来模拟连接的柔性，将连接视为一点，而连接单元法将半刚性连接抽象成为有限长度的单元凝聚存框架梁上，灌云钢结构，通过修改梁的刚度矩阵，考虑梁柱节点的半刚性。本文采用连接单元法，探讨具有半刚性节点的钢框架内力计算问题。

1 半刚性连接的特性

节点的连接特性可以用M一臼关系来描述，M表示作用于连接的弯矩，咿表示构件端部相互之间

的角位移。图1是几种常见的钢框架连接M一臼曲线“。由图l可见：

1)各种连接所示的M一臼曲线，均处在理想铰接条件(水平轴)和伞刚性条件(垂直轴)之间，可见，钢框架梁柱连接的半刚性特征明显。

2)在全部受荷范围内，M一臼关系是非线性的。当臼值较小(10％～15％的极限转角)时，连接的M一臼关系接近于线性关系。半刚性连接的非线性来自多种因素[2一，主要有：a．材料的非线性，连接材料的局部屈服，包括连接组合材料自身不连续，连接组

合中孔眼、螺栓之间的承压接触和应变集中；b．几何非线性，钢框架受力变形后，产生的二阶弯矩引起

的钢框架整体的几何变化(P一△效应)。

对多层或高层钢结构，钢结构防水涂料，刚性连接的柔性引起框架侧移增加，导致梁柱的二阶弯矩增大，二阶弯矩对结构的影响不容忽略，在钢框架内力分析时，应考虑连接半刚性引起的二阶弯矩效应和几何非线性问.

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1.外包钢加固的施工质量检验，应检查其胶粘强度，并探测其注胶饱满度。检验和探测时应符合下列规定:

1)包钢加固粘接强度检验，应由检验机构派员在现场制备试样。其做法是在每一被抽样的加固构件上粘贴正拉粘结强度检验用的标准块。在接触压条件下，静置养护7d。到期时，钢结构厂，应立即由该机构人员进行钢与混凝土正拉粘结强度的现场检验与合格评定。其检验数量和检验方法应按《混凝土结构加固设计规范》( 7-2006)附录E确定。

2)灌注结构胶的饱满度探测，应由检验机构派员到现场以仪器或敲击法进行探测，如可用小锤轻轻敲击粘贴型钢、钢板，从声音判断粘贴效果，或用超声波法探测粘贴密实度，探测结果以空鼓率不大于5%为合格。

检查数量:全数检查。

检验方法:检查***检测机构出具的检测报告。

2.被加固构件注胶后的外观应无污渍，无淌胶、凝胶等残留物;注胶孔和排气孔的封闭应平整;注胶嘴底座及其残片应全部铲除干净。