基于修正组件法对端板连接半刚性梁柱组合节点本构关系的研究

The components method from Eurocode 3 is a calculation method to study constitutive relation of steel joint. It clears that the method can also be used to study the constitutive relation of composite joint in Eurocode 4. The method starts from the microscopic model point to split the composite joint with mechanics means, considering respectively the mechanical effect of each component, and then all components are combined in the mechanical equilibrium principle. Due to the composite joint connected in various forms, and the complex and volatile structural properties of , it will appear certain numerical deviation in the application component method analysis.This numerical deviation is mainly reflected in the combined effects of the various components. In this project, the structural characteristics of a typical connection in the form of a composite joint will be adequately analysised. The important components in the composite joint will be calculated and analyzed by abstracting them into two-dimensional models or three-dimensional models. On the basis of taking into account the combined effects, the various components of the mechanical parameters (bearing capacity, stiffness) are combined to obtain real constitutive relation of composite joint. Finally a accurate and feasible calculation method for building a constitutive model of the composite joint will be summarized.

组件法是从欧洲规范3中提出的研究纯钢节点本构关系的一种计算方法，在欧洲规范4中明确指出组合节点也可应用该方法进行本构关系的研究。该方法是从微观模型的角度出发，应用力学手段将组合节点进行拆分，分别考虑每个组件的力学作用，然后通过力学平衡原理将各组件的作用进行组合。由于组合节点的连接形式众多，结构特性复杂多变，在应用组件法进行分析时会出现一定的数值偏差，这种数值偏差主要表现在各组件的组合效应中。 本项目对典型连接形式组合节点的结构特性进行充分分析，将组合节点中的重要组件抽象成二维模型或者三维模型进行计算分析，在考虑到组合效应的基础上将各组件的力学参数（承载力、刚度）进行组合，得到组合节点较为真实的本构关系，最终得出准确可行的建立组合节点本构模型的计算方法。

组件法是由欧洲学者首先提出的钢结构节点力学性能的研究方法，该方法物理概念明确，思路清晰因此得到了国内外学者的广泛认可。目前的组件法并没有规范化、统一化，结构设计从业人员的接受度不高。原因在于节点形式较多且节点域构造复杂，组件法的应用还不够成熟，且在弹簧组合的过程中进行了无力学概念的参数调整，这些缺陷造成了组件法与实际结果的差异。. 本项目主要对组件法进行了修正和改进，首先设计了多组工程中常见的节点类型，分别从强弱轴、加载工况、组合楼板、中边柱以及空间效应等方面对其力学特性进行了考察，为力学组件的拆分打下基础；其次设计了若干力学组件（T型连接件、加劲肋等），通过多参数力学性能试验理清了参数变化对其力学性能的影响，为弹簧模型的转化打下基础；最后基于有限元软件建立节点域的弹簧体系，充分考虑了弹簧位置的变化所产生的几何非线性的影响，为弹簧单元的组合打下基础。. 通过研究发现，节点的刚度以及变形主要受梁翼缘同柱翼缘的连接刚度的影响。在进行组件拆分时，会影响到柱腹板受拉高度的范围。T型件、加劲肋等重要力学组件对节点域的初始转动刚和抗弯承载力的提高有显著作用，本项目推导的该类组件的等效抗拉刚度可以有效的运用到弹簧体系中参与节点初始转动刚度的计算中；空间节点的初始转动刚度和承载力显著大于平面节点的刚度和承载力，空间节点和平面节点的性能存在较大的差距。分析了空间节点刚度组成的各组件，创新性地从弹性的角度给出了各组件的刚度计算公式，同时对空间节点所特有的组件刚度进行了推导计算，得到了比较准确的刚度表达式。. 本项目的研究基本理清了组件法的研究思路、存在的问题以及改进的方向，并在此基础上进行了相应的优化和拓展，为理清节点的弯矩转角关系，建立科学的节点研究方法打下了基础。