鋼框架結構面向設計的二階分析與設計方法研究.pdf

1、傳統(tǒng)的鋼框架結構設計方法分為兩個步驟：首先對結構進行一階分析，求出一階內力和位移，然后采用計算長度系數(shù)對單個構件進行設計，該方法缺點是結構整體承載力不明確，結構體系及構件的可靠度水平不一致，所以對結構進行二階分析是非常必要的。隨著計算機技術的快速發(fā)展，對結構進行二階分析已日趨成熟，將二階分析方法用于設計必將成為結構設計的主流方法。鋼框架結構面向設計的二階分析與設計方法研究既可以作為結構二階分析的理論依據(jù)，又可為實際工程提供實用的設計方法

2、，因此具有重要的理論價值和實用意義。
　　 本文在廣泛研究國內外現(xiàn)行鋼框架結構二階分析理論的基礎上，采用非線性連續(xù)介質力學理論和內力屈服面塑性流動理論對桿單元幾何非線性剛度矩陣和彈塑性剛度矩陣進行了推導，對結構極限承載力進行了分析。在此理論基礎上，介紹了由香港理工大學陳紹禮教授團隊開發(fā)的最新有限元分析程序NIDA，該軟件特別適用于鋼框架結構的二階分析。
　　 由于有無側移框架的極限承載力相差較大，而我國現(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)的概念去判斷結構有無側移。該方法不再依賴支撐與結構的剛度比，而與結構本身的屬性和荷載的作用形式有關。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的條件，這對于鋼框架結構的分析與設計具有重要意義。
　　 通常對一些較規(guī)則的結構進行簡化，求出其近似的二階內力對設計人員來說是非常必要的，因為簡化分析方法不僅可以在初步設計中作為估笄的手段，而且

4、還可以作為電算結果的校核依據(jù)。本文介紹了適合于鋼框架結構的二階簡化分析方法和各國規(guī)范對二階效應的設計內容和方法，然后通過一階彈性分析方法、我國規(guī)范簡化分析方法以及二階精確彈塑性分析方法分別對單層單跨缺陷框架、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行了計算，對計算結果進行了對比，得出了一些有意義的結論。最后參照二階精確彈塑性分析方法(NIDA)的計算結果，在我國現(xiàn)行規(guī)范簡化計算方法的基礎