框架梁柱节点性能既有测试方法的分析
王湛华南理工大学
袁继雄汕头市工程质量监督站
框架
节点性能研究
理论分析
试验研究有限元模拟
节点
●分析既有的节点转角和节点域变形测试方法●指出存在问题
●提出“梁—柱变形反映在梁上的位移”的概念
节点的半刚性特性
•分成两部分处理
•连接的半刚性用转动弹簧来模拟，修改相应的单元刚度矩阵
•节点域变形用单独的单元来描述
•节点转角和节点域变形是反映节点性能的主要指标。

节点转角的测试
•梁上位移反算转角法
•梁柱相对变形法
•倾角差值法
•平均曲率法
•位移替代法
（梁上位移反算转角法）葡萄牙Ana M. Gira˜o Coelho
的方法3
1
2
4
,1,1,1,1
arctan arctan arctan arctan 900600300100DT DT DT DT b b e b e b e b e δδδδθθθθθ=-=-=-=-
（梁上位移反算转角法
）武汉科技大学李成玉
1121
()//r v v L v L θ=-=
（梁柱相对变形法）同济大学楼国彪等的方法
()()//b
c t b t b
r r r bf bf bf cw cw bf
h h θθθ=-=∆-∆-∆-∆θ= (δ2 -δ1 ) / S12
（梁柱相对变形法
）同济大学石文龙等的方法
()()2220arccos 902c disp a b ab α⎡⎤+-+⎢⎥=-⎢⎥⎣⎦
（梁柱相对变形法）张耀春教授等的方法
唐九如叙述的倾角差值法
英国Nottingham 大学T.Q.Li
唐九如叙述的平均曲率法
•转角测试存在以下的问题：
（1）部分研究者未明确所测试的转角的定义和组成，以及如何将其引入结构分析中，而这些决定了测试方法的选择和测试数据的选取。

由于各研究者所给的转角数据物理意义不一致，部分研究者对如何计算转角的描述也不清楚，这造成不同研究者的试验成果难以进行比较。

（2）采用梁上位移反算转角法时，部分研究者对测试位置的选择存在不确定性，这样得到的转角值物理意义不明确，也难以和其他研究者的成果进行比较。

|（3）采用倾角差值法，存在两个问题：梁、柱的倾角测试点位置难以确定；不能反映节点域剪切变形所引起的转角变化。

节点域变形的测试
（1）假设该变形可忽略不计。

（2）节点域变形与连接转角分开测试，在结构分析时引入节点域变形因素。

（3）未假设该变形可忽略不计，也未测试或计算节点域变形。

测试对角线变形的经验公式法
2'22'11δδδδ+++=X 22sin b a b +=θ2
2cos b a a +=θa
X θαsin 1=b X θαcos 2=X ab b a 2
221+=+=ααγ对角线方向的平均变位为：
，，则剪切角为
测试水平和侧面位移的方法
既有节点域测试方法的存在问题
（1）节点域剪切变形，采用沿对角线方向安装位移计或引伸仪的方法时，对仪器的安装要求较高；又由于节点域处于高应力区，当测点处出现局部屈曲时，测量就不准确了。

（2）节点域剪切变形，采用水平面和竖向（侧面）位移计进行测试时，所得到的数据与剪切变形的关系尚未明确。

节点转角的定义和组成
•节点转角
连接的转角
节点域变形引起的转角
（1）主要针对腹板角钢连接；
（2）核心区的变形另做考虑；
（3）在具体节点的测试时，因为实际的变形相当复杂，需结合不同的节点类型和连接构造设计测试方案。

组件分析法（component method ）s b ep cf φφφφφ=+++较多的假设难以分解
测试操作有难度
用梁端位移来描述节点的性能
测试位置的不确定性
“梁—柱变形反映在梁上的位移”
（简称“梁—柱变形位移”）
包括四部分：
①梁受载后的弹性变形，假设梁与节点连接处为固端，由材料力学求解；
②柱受载后的整体变形；
③节点域剪切变形；
④梁柱的连接件（即connection）提供的变形。

谢谢！
（更多相关内容请参考王湛、袁继雄等所撰写的论文）。