基于動力特性的螺栓連接鋼框架結構有限元建模

汪志昊， 陳銀， 郜輝， 李國豪， 郜家奇

(華北水利水電大學 土木與交通學院,河南 鄭州450045)

基于動力特性的螺栓連接鋼框架結構有限元建模

汪志昊， 陳銀， 郜輝， 李國豪， 郜家奇

(華北水利水電大學 土木與交通學院,河南 鄭州450045)

合理選取螺栓節點處理方式與確定層間柱有效長度，是螺栓連接鋼框架結構有限元建模的難點所在。首先對3層螺栓連接鋼框架結構室內模型進行了動力特性測試，然后采用ANSYS分析軟件開展了結構三自由度集中參數有限元模型和板-梁有限元模型的動力特性分析。板-梁有限元模型的螺栓節點分別按鉸接、半剛性連接、剛接處理。通過對比結構前3階模態的自振頻率、振型的有限元值與實測值發現：螺栓節點按半剛性處理較為合理。為了進一步提高半剛性節點處理板-梁有限元模型的精度，將模型的實測動力特性值代入三自由度集中參數模型，反推結構層間柱的實際有效長度，并對有限元模型進行修正。研究表明：在結構層間柱的實際有效長度修正后，結構動力特性的計算精度可以得到進一步提升。

鋼框架結構；螺栓連接；有限元模型；動力特性測試；模型修正

螺栓連接作為鋼結構的重要連接方式，具有構造簡單、拆裝方便、調整容易等特點。然而，螺栓連接節點存在摩擦、接觸、擰緊程度等問題，屬于典型的非線性、不確定性問題，為螺栓連接鋼框架結構的有限元建模帶來了困難。張根輩等[1]采用剛性約束單元RBE2模擬螺栓連接，并應用于實體和板-梁有限元建模中。……