焊接T型钢梁有限元力学模型见图7。
图7 焊接T型钢梁有限元力学模型
6.1.1工况2(11.7KN)作用下结构变形（词条“变形”由行业大百科提供）和应力分布
4.2米梁的工况2总水平荷载为11.7KN(后文均在工况名后的括号内给出荷载值)。图8～9给出了在工况2作用下结构的位移和应力分布。
图8工况2作用下焊接T型梁的位移 图9工况2作用下焊接T型梁的应力分布
6.1.2在极限荷载(45KN)条件下结构的变形和应力分布
在极限荷载(45KN)条件下结构的变形和应力分布如图10～11。由图11可以看出，在达到最大承载力时，结构跨中截面几乎全部进入塑性，形成塑性铰，结构成为机构，从而丧失承载能力。
图10 45KN荷载作用下焊接T型梁的应力分布 图11 45KN荷载作用下焊接T型梁的位移
6.2栓接T型钢梁
栓接T型梁的有限元模型见图12。
图12栓接T型梁的有限元模型
6.2.1工况2(11.7KN)作用下结构变形和应力分布
工况2(11.7KN)条件下结构的变形和应力分布如图13～14,工况2(11.7KN)条件下结构中受力最大的栓钉应力分布如图15～16。图12中由于支座附近的应力集中，其发生局部塑性。在跨中，截面未进入塑性。
通过栓钉的受力可以看出，受力最大的栓钉，部分进入塑性，但没有进入全截面塑性。
6.2.2极限荷载条件下(36.8KN)结构变形和应力分布
极限荷载条件下(36.8KN)结构变形和应力分布如图17～18，极限荷载条件下(36.8KN) 结构中受力最大的栓钉应力分布如图19～20。与焊接T型钢梁类似的是，在极限状态，跨中截面仅有中和轴附近截面而其余大部分截面进入塑性，进而形成塑性铰，结构失去承载能力。
在极限荷载条件下，栓钉全截面塑性，而且截面大部分到达屈服极限(800Mpa)。
6.3T型钢梁理论与实验承载力曲线比较
将理论分析结果与试验结果比较可得图21～22。
通过，图20～21可以发现，栓接T型梁的精细模型分析得到的结果与试验值十分接近。其荷载位移曲线在线性段几乎是重合，证明该精细有限元分析模型合理，能够用来准确分析栓接T型钢梁的受力状态。由图20看出，由于1.2米一对连接板存在，增强了栓接T型钢梁的承载力，其最终理论分析极限承载力为36.8KN，试验得出为40KN左右。 而焊接T型钢梁的极限承载力为45KN，按照此连接方式(M8@300,连接板@1200)制作的栓接T型钢梁的承载力较焊接T型钢梁的承载力下降了大约18%。
表3 4.2米栓接T型钢梁螺栓状态比较.
|
荷载(KN) |
11.70 |
13.50 |
15.75 |
23.06 |
26.66 |
29.69 |
31.87 |
33.58 |
|
全截面塑性栓钉数（个） |
0 |
4 |
4 |
10 |
12 |
12 |
14 |
14 |
|
占栓钉总数的比例（％） |
|
26.67 |
26.67 |
66.67 |
80.00 |
80.00 |
93.33 |
93.33 |
建设单位： 北京首都国际机场扩建指挥部
工程地点： 北京首都国际机场内
设计单位： 中国航空工业规划设计研究院
建筑高度：33m
幕墙面积：46800m2
幕墙类型：铝合金玻璃幕墙、铝板
可以看到在11.7KN荷载(工况2)作用下，4.2米T型钢梁没有发现螺栓进入全截面塑性，在13.5KN荷载作用下，有4根螺栓退出工作，占栓钉总数的26.6%，而这个荷载工况在疲劳试验中得到体现，经过10万次循环，T型钢梁的不可逆变形为1.1mm，主要原因在于有少量栓钉在最大荷载14KN下全截面塑性。当然，随着这个比例的加大，T型钢梁的承载能力也逐渐达到极限。
7.实际尺寸栓接T型钢梁承载力分析
按照图3所示实际结构，采用有限元精细模型进行分析，其有限元模型如图23。在工况2作用下，分析结果如图24～28所示。
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