鋼框架結構考慮P-△效應的穩(wěn)定系數(shù)研究.pdf

1、傳統(tǒng)的鋼框架結構設計中采用一階彈性分析的方法來計算鋼框架各構件的內(nèi)力及位移，過多的假定使其計算的結果受到越來越多的挑戰(zhàn)。P-△效應是鋼框架特別是高層鋼框架結構中一個重要的影響因素，對于鋼框架結構是否考慮P-△效應以及怎樣考慮P-△效應的問題，各國規(guī)范中的規(guī)定間存在一定的差異。我國現(xiàn)行鋼結構設計規(guī)范(GB50017-2003)中提出了通過放大系數(shù)的二階簡化分析考慮P-△效應的方法，并對該方法進行了算例誤差分析，得出了其適用的范圍?？紤]P-

2、△效應的穩(wěn)定系數(shù)是衡量P-△效應大小的重要系數(shù)，因此，對該穩(wěn)定系數(shù)在鋼框架結構中的適用范圍研究具有理論和現(xiàn)實意義。 本文在回顧鋼框架結構幾何非線性研究歷史及現(xiàn)狀的基礎上，介紹考慮P-△效應的穩(wěn)定系數(shù)的定義，對幾個國家規(guī)范中的穩(wěn)定系數(shù)進行了比較。同時，介紹了計算P-△效應的有限元方法、近似的計算方法以及各國規(guī)范的考慮方法。對穩(wěn)定系數(shù)的區(qū)間進行了簡單的討論。在對穩(wěn)定系數(shù)的內(nèi)涵進行討論的基礎上，運用通用的有限元程序SAP對懸臂構件的穩(wěn)

3、定系數(shù)進行了分析，比較了特定穩(wěn)定系數(shù)數(shù)值時一階彈性分析方法與放大系數(shù)簡化計算方法以及精確方法間計算頂點側(cè)移時的誤差，對穩(wěn)定系數(shù)區(qū)間的取值情況進行了簡單的評價。通過對作用在單跨單層、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算層間側(cè)移、頂點側(cè)移以及內(nèi)力所產(chǎn)生的誤差，對規(guī)范中穩(wěn)定系數(shù)的區(qū)間進行了驗證。最后通過改變影響穩(wěn)定系數(shù)的各個

4、因素，在大范圍內(nèi)構造了大量的鋼框架算例(包括三個實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)與三種方法間計算層間側(cè)移時誤差的一一對應關系，通過統(tǒng)計這些穩(wěn)定系數(shù)與誤差間的相互關系，對穩(wěn)定系數(shù)的合理區(qū)間進行了討論。 本文的分析結果表明，隨著鋼框架結構層數(shù)的增加，P-△效應對結構的影響變得越來越顯著，對于多高層鋼框架結構而言大部分情況下都必須考慮P-△效應。靜力荷載作用下實際工程中的框架結構中很少會出現(xiàn)穩(wěn)定系數(shù)接近穩(wěn)定系數(shù)上