鋼框架結(jié)構(gòu)考慮P-△效應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)研究.pdf

1、傳統(tǒng)的鋼框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用一階彈性分析的方法來計(jì)算鋼框架各構(gòu)件的內(nèi)力及位移，過多的假定使其計(jì)算的結(jié)果受到越來越多的挑戰(zhàn)。P-△效應(yīng)是鋼框架特別是高層鋼框架結(jié)構(gòu)中一個(gè)重要的影響因素，對(duì)于鋼框架結(jié)構(gòu)是否考慮P-△效應(yīng)以及怎樣考慮P-△效應(yīng)的問題，各國(guó)規(guī)范中的規(guī)定間存在一定的差異。我國(guó)現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50017-2003)中提出了通過放大系數(shù)的二階簡(jiǎn)化分析考慮P-△效應(yīng)的方法，并對(duì)該方法進(jìn)行了算例誤差分析，得出了其適用的范圍?？紤]P-

2、△效應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)是衡量P-△效應(yīng)大小的重要系數(shù)，因此，對(duì)該穩(wěn)定系數(shù)在鋼框架結(jié)構(gòu)中的適用范圍研究具有理論和現(xiàn)實(shí)意義。 本文在回顧鋼框架結(jié)構(gòu)幾何非線性研究歷史及現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，介紹考慮P-△效應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)的定義，對(duì)幾個(gè)國(guó)家規(guī)范中的穩(wěn)定系數(shù)進(jìn)行了比較。同時(shí)，介紹了計(jì)算P-△效應(yīng)的有限元方法、近似的計(jì)算方法以及各國(guó)規(guī)范的考慮方法。對(duì)穩(wěn)定系數(shù)的區(qū)間進(jìn)行了簡(jiǎn)單的討論。在對(duì)穩(wěn)定系數(shù)的內(nèi)涵進(jìn)行討論的基礎(chǔ)上，運(yùn)用通用的有限元程序SAP對(duì)懸臂構(gòu)件的穩(wěn)

3、定系數(shù)進(jìn)行了分析，比較了特定穩(wěn)定系數(shù)數(shù)值時(shí)一階彈性分析方法與放大系數(shù)簡(jiǎn)化計(jì)算方法以及精確方法間計(jì)算頂點(diǎn)側(cè)移時(shí)的誤差，對(duì)穩(wěn)定系數(shù)區(qū)間的取值情況進(jìn)行了簡(jiǎn)單的評(píng)價(jià)。通過對(duì)作用在單跨單層、單跨兩層、單跨三層以及兩跨六層四種類型鋼框架上荷載的變化，使該四種鋼框架的最大穩(wěn)定系數(shù)分別為0.10，0.25以及0.30，比較在這些特殊情況下三種方法計(jì)算層間側(cè)移、頂點(diǎn)側(cè)移以及內(nèi)力所產(chǎn)生的誤差，對(duì)規(guī)范中穩(wěn)定系數(shù)的區(qū)間進(jìn)行了驗(yàn)證。最后通過改變影響穩(wěn)定系數(shù)的各個(gè)

4、因素，在大范圍內(nèi)構(gòu)造了大量的鋼框架算例(包括三個(gè)實(shí)際工程中的多高層鋼框架算例)，得到這些算例中穩(wěn)定系數(shù)與三種方法間計(jì)算層間側(cè)移時(shí)誤差的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過統(tǒng)計(jì)這些穩(wěn)定系數(shù)與誤差間的相互關(guān)系，對(duì)穩(wěn)定系數(shù)的合理區(qū)間進(jìn)行了討論。 本文的分析結(jié)果表明，隨著鋼框架結(jié)構(gòu)層數(shù)的增加，P-△效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)的影響變得越來越顯著，對(duì)于多高層鋼框架結(jié)構(gòu)而言大部分情況下都必須考慮P-△效應(yīng)。靜力荷載作用下實(shí)際工程中的框架結(jié)構(gòu)中很少會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)定系數(shù)接近穩(wěn)定系數(shù)上