刚度分析 - W 型钢至 HSS 型钢弯矩节点（AISC）

该示例取自 Larry S. Muir 和 Carlo Lini 撰写的文章《Shearly Perfect》：

https://lsc-pagepro.mydigitalpublication.com/publication/?m=7946&i=669446&view=articleBrowser&article_id=3736617&pre=1

W16x31 梁，跨度为 30 英尺，与 HSS 10x10x1/2 柱相连，承受 10 kips 剪力和 318 kip-in 弯矩。

该节点通常被归类为刚性节点，因为翼缘直接焊接至柱上。然而，空心截面柱的管壁未受到直接支撑，会产生显著变形。作者提供了一种非常简化的方法来估算该节点的刚度：

IDEA StatiCa 提供基于有限单元法的全面刚度分析，并显示以下数值：

• M_Ed - 设定弯矩
• M_j,Rd - 节点承载力
• S_j,ini - 初始刚度，取 2/3 M_j,Rd 处的割线刚度
• S_js - 设定荷载下的割线刚度
• \(\phi\) - 设定荷载下的转角
• \(\phi_c\) - 估算转动能力（钢板塑性应变达到 15% 时；注意所有其他破坏模式均被忽略——需保证足够的构造措施以及焊缝和螺栓的强度）
• L - 用于按刚度分类的被分析构件长度
• S_j,R - 刚性节点的下限
• S_j,P - 铰接节点的上限

根据两种方法，该节点均被归类为半刚性节点。作者指出："基于此分析，该节点能否被证明为完全约束节点尚存疑问，尽管更精确的模型可能得出接近 20 的约束值。"所谓"接近 20"，是指 \(\frac{K_s L}{E I}\) 的值，本例中该值为 5.3。这意味着该节点可能具有更大的刚度，这一点已通过 IDEA Connection 的刚度分析得到证实。 

需要特别指出的是，梁翼缘的全熔透对接焊缝并不能保证节点为刚性节点。支撑的刚度，即本例中 HSS 管壁的刚度，也必须加以考虑。