鋼框架結(jié)構(gòu)面向設(shè)計(jì)的二階分析與設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、傳統(tǒng)的鋼框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法分為兩個(gè)步驟：首先對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行一階分析，求出一階內(nèi)力和位移，然后采用計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)對(duì)單個(gè)構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)，該方法缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)整體承載力不明確，結(jié)構(gòu)體系及構(gòu)件的可靠度水平不一致，所以對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行二階分析是非常必要的。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行二階分析已日趨成熟，將二階分析方法用于設(shè)計(jì)必將成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主流方法。鋼框架結(jié)構(gòu)面向設(shè)計(jì)的二階分析與設(shè)計(jì)方法研究既可以作為結(jié)構(gòu)二階分析的理論依據(jù)，又可為實(shí)際工程提供實(shí)用的設(shè)計(jì)方法

2、，因此具有重要的理論價(jià)值和實(shí)用意義。
　　 本文在廣泛研究國(guó)內(nèi)外現(xiàn)行鋼框架結(jié)構(gòu)二階分析理論的基礎(chǔ)上，采用非線性連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論和內(nèi)力屈服面塑性流動(dòng)理論對(duì)桿單元幾何非線性剛度矩陣和彈塑性剛度矩陣進(jìn)行了推導(dǎo)，對(duì)結(jié)構(gòu)極限承載力進(jìn)行了分析。在此理論基礎(chǔ)上，介紹了由香港理工大學(xué)陳紹禮教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)的最新有限元分析程序NIDA，該軟件特別適用于鋼框架結(jié)構(gòu)的二階分析。
　　 由于有無側(cè)移框架的極限承載力相差較大，而我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范的分類方法

3、存在一定缺陷，所以本文借鑒歐洲規(guī)范的分類方法，引入了彈性屈曲系數(shù)的概念去判斷結(jié)構(gòu)有無側(cè)移。該方法不再依賴支撐與結(jié)構(gòu)的剛度比，而與結(jié)構(gòu)本身的屬性和荷載的作用形式有關(guān)。然后選取具有代表性的算例，指出了該分類方法的合理性以及是否需要考慮二階效應(yīng)的條件，這對(duì)于鋼框架結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)具有重要意義。
　　 通常對(duì)一些較規(guī)則的結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化，求出其近似的二階內(nèi)力對(duì)設(shè)計(jì)人員來說是非常必要的，因?yàn)楹?jiǎn)化分析方法不僅可以在初步設(shè)計(jì)中作為估笄的手段，而且

4、還可以作為電算結(jié)果的校核依據(jù)。本文介紹了適合于鋼框架結(jié)構(gòu)的二階簡(jiǎn)化分析方法和各國(guó)規(guī)范對(duì)二階效應(yīng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容和方法，然后通過一階彈性分析方法、我國(guó)規(guī)范簡(jiǎn)化分析方法以及二階精確彈塑性分析方法分別對(duì)單層單跨缺陷框架、二層單跨缺陷框架、三層單跨缺陷框架、五層單跨缺陷框架、六層雙跨缺陷框架和十層雙跨缺陷框架進(jìn)行了計(jì)算，對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，得出了一些有意義的結(jié)論。最后參照二階精確彈塑性分析方法(NIDA)的計(jì)算結(jié)果，在我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范簡(jiǎn)化計(jì)算方法的基礎(chǔ)