CN101832766B - 钢框架梁柱端板连接节点转角的计算机辅助测量方法 - Google Patents

Abstract

钢框架梁柱端板连接节点转角的计算机辅助测量方法属于钢框架结构梁柱节点受力性能的试验研究领域，其特征在于，通过安装在与梁受拉或压的翼缘的相邻的节点域角点上、与所述梁受拉或压的翼缘相对的节点域角点上、与端板相邻的所述梁受拉或压的翼缘的端部的六个位移计，还有安装在所述梁、柱轴线相交处的柱腹板上的倾角仪来测量或者通过安装在梁受拉或压的翼缘的中心线与柱轴线交点处、安装在与梁相邻或相对的柱翼缘中心线与梁轴线交点处、安装在与端板相邻的所述梁受拉或压的翼缘端部处的六个位移计来测量计算得到。本发明具有精度高，有效排除梁、柱构件变形的影响以及应用于考虑节点变形的钢框架结构设计时方便、准确的优点。

Description

钢框架梁柱端板连接节点转角的计算机辅助测量方法

技术领域

本发明涉及结构工程钢结构技术领域，尤其是钢框架结构梁柱端板连接节点受力性能的试验研究以及钢框架结构的设计计算。

技术背景

钢框架结构在国内外已经得到了广泛应用，其梁柱节点的弯矩-转角曲线对框架内力和变形分析计算以及梁柱构件的设计有着重要的影响。由于研究环境和研究方法的差异，国内外研究者大多采用自己定义的节点转角和测量计算方法，测量得到的结果不准确或不正确，使得已取得的大量研究成果在其适用性、可比性上及实用性上存在较大的不足。如何准确的测量钢框架梁柱端板连接节点的变形、采用相应的计算方法获得可靠的节点转角是科学研究及工程实践中亟待解决的问题。

发明内容

针对现有研究中无法准确测量计算钢框架结构梁柱端板连接节点转角的问题，本发明提出了多种测量计算方法，通过量测装置的合理选用与布置，并依照相应的公式计算节点转角。该方法能够分离出节点转角的各组成成分，可除去柱子的转角变形，从而能够更准确的获得梁柱连接的节点转角。

1.钢框架梁柱端板连接节点转角的计算机辅助测量方法，其特征在于，在钢框架梁柱受力相同的情况下，依次含有以下步骤：

步骤(1)：把第一位移计(1)安装在与梁受拉翼缘相邻的节点上，测量与所述梁受拉翼缘相邻的节点域角点沿所述梁轴向的位移Δ₁，并输入所连计算机；

步骤(2)：把第二位移计(2)安装在与所述梁受压翼缘相邻的节点上，测量与所述梁受压翼缘相邻的节点域角点沿所述梁轴向的位移Δ₂，并输入所连计算机；

步骤(3)：把第三位移计(3)安装在与所述梁受拉翼缘相对的节点上，测量与所述梁受拉翼缘相对的节点域角点沿所述梁轴向的位移Δ₃，并输入所连计算机；

步骤(4)：把第四位移计(4)安装在与所述梁受压翼缘相对的节点上，测量与所述梁受压翼缘相对的节点域角点沿所述梁轴向的位移Δ₄，并输入所连计算机；

步骤(5)：把倾角仪安装在节点区所述梁、柱轴线相交处的柱腹板上，测量柱的转角，顺时针为正，记为Φ_column，并输入计算机；

步骤(6)：把第五位移计(5)安装在与端板相邻的所述梁受拉翼缘的端部，测量与所述端板相邻的所述梁受拉翼缘端部沿所述梁轴向的位移Δ₅，并输入所连计算机；

步骤(7)：把第六位移计(6)安装在与端板相邻的所述梁受压翼缘的端部，测量与所述端板相邻的所述梁受压翼缘端部沿所述梁轴向的位移Δ₆，并输入所连计算机；

步骤(8)：所述计算机按下式计算所述连接的节点转角Φ_joint：

Φ_joint＝Φ-Φ_column，

其中，Φ为所述连接的总节点转角，Φ＝(Δ₅-Δ₆)/h，h为梁高；

进一步，所述计算机按下式计算所述连接的节点域剪切转角Φ_shear和连接件变形产生的转角Φ_connection：

Φ_shear＝(Δ₁-Δ₂)/(2h)+(Δ₃-Δ₄)/(2h)-Φ_column，h为梁高；

Φ_connection＝Φ_joint-Φ_shear。

2.钢框架梁柱端板连接节点转角的计算机辅助测量方法，其特征在于，依次含有以下步骤：

步骤(1)：初始化钢框架梁柱

把第一位移计(1)安装在梁受拉翼缘中心线与柱轴线的交点处；

把第二位移计(2)安装在所述梁受压翼缘中心线与所述柱轴线的交点处；

把第三位移计(3)安装在与所述梁相邻的柱翼缘中心线与所述梁轴线的交点处；

把第四位移计(4)安装在与所述梁相对的柱翼缘中心线与所述梁轴线的交点处；

把第五位移计(5)安装在与端板相邻的所述梁受拉翼缘的端部；

把第六位移计(6)安装在与所述端板相邻的所述梁受压翼缘的端部；

步骤(2)：在所述钢框架梁柱受力情况下，计算机从所述第一位移计(1)输入所述梁受拉翼缘中心线与柱轴线交点处节点域沿所述梁轴向的位移Δ₁，从所述第二位移计(2)输入所述梁受压翼缘中心线与所述柱轴线交点处节点域沿所述梁轴向的位移Δ₂，从所述第三位移计(3)输入与所述梁相邻柱翼缘中心线与所述梁轴线交点处节点域沿所述柱轴向的位移Δ₃，从所述第四位移计(4)输入与所述梁相对的柱翼缘中心线与所述梁轴线交点处节点域沿所述柱轴向的位移Δ₄，从所述第五位移计(5)输入与所述端板相邻的所述梁受拉翼缘端部沿所述梁轴向的位移Δ₅，从所述第六位移计(6)输入与所述端板相邻的所述梁受压翼缘端部沿所述梁轴向的位移Δ₆；

步骤(3)：所述计算机按下式计算所述连接的节点转角Φ_joint：

Φ_joint＝Φ-Φ_column，

其中，Φ为所述连接的总节点转角，Φ＝(Δ₅-Δ₆)/h，h为梁高，

Φ_column为柱子转角，Φ_column＝(Δ₄-Δ₃)/b，b为柱高；

进一步，所述计算机按下式计算所述连接的节点域剪切转角Φ_shear和连接件变形产生的转角Φ_connection：

Φ_shear＝(Δ₁-Δ₂)/h-Φ_column，h为梁高，

Φ_connection＝Φ_joint-Φ_shear。

有益作用：

(1)实现了对试验中钢框架梁柱端板连接节点的精确测量。

(2)测量方法能够根据变形特征分解端板连接节点转角，使得测量结果可以方便、准确的应用于考虑节点变形的钢框架结构设计计算。

(3)有效排除了梁、柱构件变形的影响。

附图说明

图1是本发明测量端板连接节点转角的第一种方案结构主视图。

图2是本发明测量端板连接节点转角的第二种方案结构主视图。

具体实施方法

本发明的特征在于，测量端板连接节点转角时，含有：位移计，共6个，第1位移计测量与梁受拉翼缘相邻的节点域角点沿梁轴向的位移Δ₁，第2位移计测量与梁受压翼缘相邻的节点域角点沿梁轴向的位移Δ₂，第3位移计测量与梁受拉翼缘相对的节点域角点沿梁轴向的位移Δ₃，第4位移计测量与梁受压翼缘相对的节点域角点沿梁轴向的位移Δ₄，第5位移计测量与端板相邻的梁受拉翼缘端部沿梁轴向的位移Δ₅，第6位移计测量与端板相邻的梁受压翼缘端部沿梁轴向的位移Δ₆；倾角仪，共1个，在节点域梁柱轴线相交处柱腹板上布置倾角仪用以测量柱子的转动Φ_column。

测量端板连接节点转角的第二技术方案，其特征在于：含有，位移计，共6个，第1位移计测量梁受拉翼缘中心线与柱轴线交点处节点域沿梁轴向的位移Δ₁，第2位移计测量梁受压翼缘中心线与柱轴线交点处节点域沿梁轴向的位移Δ₂，第3位移计测量与梁相邻柱翼缘中心线与梁轴线交点处节点域沿柱轴向的位移Δ₃，第4位移计测量与梁相对的柱翼缘的中心线与梁轴线交点处节点域沿柱轴向的位移Δ₄，第5位移计测量与端板相邻的梁受拉翼缘端部沿梁轴向的位移Δ₅，第6位移计测量与端板相邻的梁受压翼缘端部沿梁轴向的位移Δ₆。

实施例1(参见图1)：本方法即一种涉及在钢框架节点受力性能的试验研究中测量端板连接节点转角的方法，由布置在端板连接节点的6个位移计和1个倾角仪实现。柱由柱翼缘11、柱腹板12、节点域水平加劲肋13组成。梁由梁翼缘21、梁腹板22组成。端板连接组件由端板32、高强度摩擦型螺栓32组成。位移计1测量与梁受拉翼缘相邻的节点域角点沿梁轴向的位移，记该位移为Δ₁，位移计2测量与梁受压翼缘相邻的节点域角点沿梁轴向的位移，记该位移为Δ₂，位移计3测量与梁受拉翼缘相对的节点域角点沿梁轴向的位移，记该位移为Δ₃，位移计4测量与梁受压翼缘相对的节点域角点沿梁轴向的位移，记该位移为Δ₄，位移计5测量与端板相邻的梁受拉翼缘端部沿梁轴向的位移，记该位移为Δ₅，位移计6测量与端板相邻的梁受压翼缘端部沿梁轴向的位移，记该位移为Δ₆；倾角仪，共一个，在节点域梁柱轴线相交处柱腹板上布置倾角仪7用以测量柱子的转动，顺时针为正，记该转角为Φ_column；然后用公式计算端板连接节点转角Φ_joint＝Φ-Φ_column，其中Φ为包含柱子转角在内的节点总转角，Φ＝(Δ₅-Δ₆)/h；进一步，可分离出端板连接的节点域剪切转角Φ_shear和连接件变形产生的转角Φ_connection，Φ_shear＝(Δ₁-Δ₂)/(2h)+(Δ₃-Δ₄)/(2h)-Φ_column(其中h为梁高)，Φ_connection＝Φ_joint-Φ_shear。

实施例2(参见图2)：本方法也是一种涉及在钢框架节点受力性能试验研究中测量端板连接节点转角的方法，由布置在端板连接节点的6个位移计实现。柱由柱翼缘11、柱腹板12、节点域水平加劲肋13组成。梁由梁翼缘21、梁腹板22组成。端板连接组件由端板32、高强度摩擦型螺栓32组成。位移计1测量梁受拉翼缘中心线与柱轴线交点处节点域沿梁轴向的位移，记该位移为Δ₁，位移计2测量梁受压翼缘中心线与柱轴线交点处节点域沿梁轴向的位移，记该位移为Δ₂，位移计3测量与梁相邻柱翼缘中心线与梁轴线交点处节点域沿柱轴向的位移，记该位移为Δ₃，位移计4测量与梁相对的柱翼缘中心线与梁轴线交点处节点域沿柱轴向的位移，记该位移为Δ₄，位移计5测量与端板相邻的梁受拉翼缘端部沿梁轴向的位移，记该位移为Δ₅，位移计6测量与端板相邻的梁受压翼缘端部沿梁轴向的位移，记该位移为Δ₆；然后用公式计算端板连接节点转角Φ_joint-Φ-Φ_column，其中，Φ为包含柱子转角在内的节点总转角，Φ＝(Δ₅-Δ₆)/h，h为梁高，Φ_column为柱子转角，Φ_column＝(Δ₄-Δ₃)/b，b为柱高；进一步，可分离出端板连接的节点域剪切转角Φ_shear和连接件变形产生的转角Φ_connection，Φ_shear＝(Δ₁-Δ₂)/h-Φ_column，Φ_connection＝Φ_joint-Φ_shear。

Claims (2)

1.钢框架梁柱端板连接节点转角的计算机辅助测量方法，其特征在于，

在钢框架梁柱受力相同的情况下，依次含有以下步骤：

步骤(1)：把第一位移计(1)安装在与梁受拉翼缘相邻的节点上，测量与所述梁受拉翼缘相邻的节点域角点沿所述梁轴向的位移Δ₁，并输入所连计算机；

步骤(2)：把第二位移计(2)安装在与所述梁受压翼缘相邻的节点上，测量与所述梁受压翼缘相邻的节点域角点沿所述梁轴向的位移Δ₂，并输入所连计算机；

步骤(3)：把第三位移计(3)安装在与所述梁受拉翼缘相对的节点上，测量与所述梁受拉翼缘相对的节点域角点沿所述梁轴向的位移Δ₃，并输入所连计算机；

步骤(4)：把第四位移计(4)安装在与所述梁受压翼缘相对的节点上，测量与所述梁受压翼缘相对的节点域角点沿所述梁轴向的位移Δ₄，并输入所连计算机；

步骤(5)：把倾角仪安装在节点区所述梁、柱轴线相交处的柱腹板上，测量柱的转角，顺时针为正，记为Φ_column，并输入计算机；

步骤(6)：把第五位移计(5)安装在与端板相邻的所述梁受拉翼缘的端部，测量与所述端板相邻的所述梁受拉翼缘端部沿所述梁轴向的位移Δ₅，并输入所连计算机；

步骤(7)：把第六位移计(6)安装在与端板相邻的所述梁受压翼缘的端部，测量与所述端板相邻的所述梁受压翼缘端部沿所述梁轴向的位移Δ₆，并输入所连计算机；

步骤(8)：所述计算机按下式计算所述连接的节点转角Φ_joint：

Φ_joint＝Φ-Φ_column，

其中，Φ为所述连接的总节点转角，Φ＝(Δ₅-Δ₆)/h，h为梁高；

进一步，所述计算机按下式计算所述连接的节点域剪切转角Φ_shear和连接件变形产生的转角Φ_connection：

Φ_shear＝(Δ₁-Δ₂)/(2h)+(Δ₃-Δ₄)/(2h)-Φ_column，h为梁高；

Φ_connection＝Φ_joint-Φ_shear。

2.钢框架梁柱端板连接节点转角的计算机辅助测量方法，其特征在于，依次含有以下步骤：

步骤(1)：初始化钢框架梁柱

把第一位移计(1)安装在梁受拉翼缘中心线与柱轴线的交点处；

把第二位移计(2)安装在所述梁受压翼缘中心线与所述柱轴线的交点处；

把第三位移计(3)安装在与所述梁相邻的柱翼缘中心线与所述梁轴线的交点处；

把第四位移计(4)安装在与所述梁相对的柱翼缘中心线与所述梁轴线的交点处；

把第五位移计(5)安装在与端板相邻的所述梁受拉翼缘的端部；

把第六位移计(6)安装在与所述端板相邻的所述梁受压翼缘的端部；

步骤(2)：在所述钢框架梁柱受力情况下，计算机从所述第一位移计(1)输入所述梁受拉翼缘中心线与柱轴线交点处节点域沿所述梁轴向的位移Δ₁，从所述第二位移计(2)输入所述梁受压翼缘中心线与所述柱轴线交点处节点域沿所述梁轴向的位移Δ₂，从所述第三位移计(3)输入所述梁相邻柱翼缘中心线与所述梁轴线交点处节点域沿所述柱轴向的位移Δ₃，从所述第四位移计(4)输入与所述梁相对的柱翼缘中心线与所述梁轴线交点处节点域沿所述柱轴向的位移Δ₄，从所述第五位移计(5)输入与所述端板相邻的所述梁受拉翼缘端部沿所述梁轴向的位移Δ₅，从所述第六位移计(6)输入与所述端板相邻的所述梁受压翼缘端部沿所述梁轴向的位移Δ₆；

步骤(3)：所述计算机按下式计算所述连接的节点转角Φ_joint：

Φ_joint＝Φ-Φ_column，

其中，Φ为所述连接的总节点转角，Φ＝(Δ₅-Δ₆)/h，h为梁高，

Φ_column为柱子转角，Φ_column＝(Δ₄-Δ₃)/b，b为柱高；

进一步，所述计算机按下式计算所述连接的节点域剪切转角Φ_shear和连接件变形产生的转角Φ_connection：

Φ_shear＝(Δ₁-Δ₂)/h-Φ_column，h为梁高，

Φ_connection＝Φ_joint-Φ_shear，Φ_shear＝(Δ₁-Δ₂)/h-Φ_column，其中：

h为梁高，Φ_column为柱子转角，Φ_column＝(Δ₄-Δ₃)/b，b为柱高。

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