基于多因素相关性的框架节点本构关系分析方法的研究

传统的框架节点性能分析都是基于结构设计变量完全确定的假设，单独考虑单一设计变量变化对其响应的影响方式和影响程度，而忽略了各设计变量间的相关性。例如框架节点半刚性的研究中，M-θ公式模型多是拟合而来，其公式模型中的参数往往缺乏物理意义。同时，其参数分析都是基于一个参数变化而其他参数固定的假定，这与实际工程相驳，甚至出现诸如负刚度等谬误结果。本项目打破传统的设计分析方法，考虑设计变量间相关性，选择几种典型的框架节点类型，总结影响结构性能的主要因素，分析多种因素的相关关系和灵敏度，研究其相关本构关系模型与真实结构之间的差异。基于多因素相关关系的分析，提出新的本构关系分析研究方法，总结构建具有明显物理意义的本构关系模型的方法和规律。

本基金课题基于多个影响因素间的相关关系对框架节点半刚性本构关系进行了系列研究，提出了对框架节点半刚性进行分析研究的新的分析方法。. 研究主要内容包括：基于相关性的框架节点（带加劲肋的顶底角钢连节点、端板连接节点和双腹板顶底角钢连接节点）半刚性本构关系研究；基于体系可靠度的半刚性钢框架结构优化设计研究；空间半刚性钢框架高等分析方法及其性能的研究。. 基于多因素相关性的框架节点本构关系分析方法：. 1）对框架节点半刚性影响参数进行相关关系分析。首先对节点半刚性影响参数进行统计和分类，然后对其影响参数进行简单相关分析和偏相关分析，获得影响参数间的相关关系。. 2）基于相关性对节点进行不确定性灵敏度分析。基于不确定性结构灵敏度分析方法，对节点进行考虑影响参数相关性的不确定性灵敏度分析。. 3）构建出节点半刚性本构关系公式模型。通过结果分析中输入参数和输出参数的灵敏度系数，找出输入参数和输出参数间隐含的特殊关系表达式，构建出节点半刚性本构关系模型。. 4）确定本构关系模型的系数。应用本构关系模型的偏导数等数学理论确定模型的系数，给出具有明显物理意义的合理的节点转动初始刚度公式模型。. 5）对公式模型进行修正。可应用线性插值法，对敏感参数的幂指数进行修正，以适用于同一类型不同尺寸的节点半刚性设计计算，并通过试验进行校核。. 基于相关性的研究对工程研究提出新的思路和方法，对于相关科学研究领域都具有普遍的、重要的科学意义与应用前景。. 依据本课题研究成果，对于我国《钢结构设计规范》（GB50017-2003）的修订版，研究者针对节点半刚性部分内容提出有效的修订内容并被专家一致认可；同时研究者提出的节点半刚性实用计算公式模型，拟编入广东省标准《钢结构设计技术规程》第1版中。. 在本基金课题研究后期，研究者对基于非完全相似和相关关系的框架节点弹塑性阶段本构关系实用计算模进行了深入探讨，提出了新的科学问题，已获得基金委资助（51178192）。研究者将继续进行这方面的研究。