支撐—鋼框架基于整體屈曲概念的支撐臨界剛度研究.pdf

1、本文在理想壓桿彈性彎曲屈曲臨界力公式的基礎(chǔ)上，考慮到平面支撐－鋼框架整體在支撐剛度相對(duì)較弱時(shí)發(fā)生的整體有側(cè)移屈曲變形類(lèi)似半波的特點(diǎn)，將屈曲變形分解為整體彎曲變形分量和層剪切變形分量（其中彎曲變形分量是主要的）之后，引入與整體彎曲變形對(duì)應(yīng)的等效彎曲剛度公式和與層剪切變形對(duì)應(yīng)的層剪切剛度公式。在計(jì)算支撐－鋼框架的等效彎曲剛度時(shí)，考慮到由橫梁的非無(wú)限剛性導(dǎo)致的剪力滯后效應(yīng)，在等效彎曲剛度公式中引入框架柱軸向變形分布偏離線形的折算系數(shù)。將支撐的

2、層剪切剛度和框架的層剪切剛度相加得到整體層剪切剛度，進(jìn)而得到單位剪力作用下產(chǎn)生的層間側(cè)移角。在確定等效彎曲剛度和單位剪力產(chǎn)生的層間側(cè)移角之后，定義理想支撐－鋼框架的換算長(zhǎng)細(xì)比，進(jìn)而得到屈曲臨界力計(jì)算公式。 從理想支撐－鋼框架整體屈曲臨界力公式可以發(fā)現(xiàn)，整體屈曲臨界力的倒數(shù)等于彎曲屈曲臨界力分量的倒數(shù)與剪切屈曲臨界力分量的倒數(shù)之和。這兩個(gè)屈曲臨界力分量分別對(duì)應(yīng)于支撐的彎曲剛度和層剪切剛度。因此，從以下兩個(gè)方面分析支撐剛度與屈曲臨界

3、力分量以及整體臨界力的關(guān)系： ①支撐的彎曲剛度與結(jié)構(gòu)整體等效彎曲剛度以及彎曲屈曲臨界力分量的關(guān)系； ②支撐的層剪切剛度與結(jié)構(gòu)整體層剪切剛度以及剪切屈曲臨界力分量的關(guān)系； ③將以上兩個(gè)關(guān)系綜合之后，得到支撐剛度與支撐－鋼框架整體屈曲臨界力關(guān)系的認(rèn)識(shí)。 獲得支撐剛度與支撐－鋼框架整體屈曲臨界力關(guān)系的認(rèn)識(shí)之后，基于為使支撐－鋼框架整體屈曲臨界力達(dá)到層無(wú)側(cè)移失穩(wěn)承載力的目的，分別提出了支撐的最小彎曲剛度和層剪切臨

4、界剛度的概念和公式，支撐的最小層剪切剛度和彎曲臨界剛度的概念和公式： ①定義支撐的為使結(jié)構(gòu)彎曲屈曲臨界力分量等于層無(wú)側(cè)移失穩(wěn)承載力所需的彎曲剛度為最小彎曲剛度，并作為判定支撐的層剪切臨界剛度存在的必要條件； ②當(dāng)支撐的彎曲剛度受到條件限制為定值或變化不大時(shí)，判定其是否滿足最小彎曲剛度要求。若滿足，定義支撐的為使結(jié)構(gòu)整體屈曲臨界力等于層無(wú)側(cè)移失穩(wěn)承載力所需的最小層剪切剛度為層剪切臨界剛度；若不滿足，則不存在層剪切臨界剛度。

5、 ③定義支撐的為使結(jié)構(gòu)剪切屈曲臨界力分量等于層無(wú)側(cè)移失穩(wěn)承載力所需的層剪切剛度為最小彎曲剛度，并作為判定支撐的彎曲臨界剛度存在的必要條件； ④當(dāng)支撐的層剪切剛度受到條件限制為定值或變化不大時(shí)，判定其是否滿足最小層剪切剛度要求。若滿足，定義支撐的為使結(jié)構(gòu)整體屈曲臨界力等于層無(wú)側(cè)移失穩(wěn)承載力所需的最小彎曲剛度為彎曲臨界剛度；若不滿足，則不存在彎曲臨界剛度。 最后，對(duì)以上提出的支撐最小剛度和臨界剛度的概念和公式，進(jìn)行初

6、步的設(shè)計(jì)適用性討論。考慮到實(shí)際條件對(duì)支撐剛度的限制，支撐剛度往往不能達(dá)到以上提出的最小剛度或臨界剛度的要求。因此，框架柱取無(wú)側(cè)移失穩(wěn)計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)往往并不現(xiàn)實(shí)，尤其對(duì)于高層支撐－鋼框架結(jié)構(gòu)。所以，根據(jù)層穩(wěn)定計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)的概念以及算例分析的結(jié)論，提出了框架柱取不同級(jí)別計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)的三個(gè)層次高寬比框架的劃分標(biāo)準(zhǔn)。并在此劃分標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，將以上提出的幾個(gè)支撐的最小剛度和臨界剛度的概念和公式，進(jìn)行了一般性地?cái)U(kuò)展，提出了支撐的為使支撐－鋼框架整體屈