純框架和支撐框架彈塑性穩(wěn)定分析.pdf

1、鋼框架是一種基本結構體系,若增設支撐便成為支撐框架.現行框架穩(wěn)定設計為兩步設計法,第一步進行結構整體一階或二階彈性分析,確定構件最不利內力；第二步采用相關公式驗算構件承載力.結構與構件之間相互作用以及缺陷影響,通過計算長度系數或假想荷載來考慮. 隨著計算機技術和有限元理論的發(fā)展,出現了基于結構承載力水平的二階彈塑性高等分析法. 該法能準確預測結構極限荷載和破壞模式,摒棄了構件承載力計算的繁瑣步驟.傳統(tǒng)設計方法簡單高效,但

2、不能考慮結構塑性內力重分布,低估了結構承載力；高等分析法計算量大、疊加原理不適用,目前階段難以成為基本設計工具. 為平衡設計效率和計算精度,本文利用層模型對框架彈塑性穩(wěn)定進行了深入的研究,提出了基于整層失穩(wěn)的純框架極限承載力計算方法.對于支撐框架,重點研究了考慮水平力影響的框架失穩(wěn)模式判定準則. 根據框架整層有側移失穩(wěn)現象和軸力負剛度概念,得到了層彈性有側移失穩(wěn)的臨界荷載公式.參照規(guī)范柱子強度曲線,通過引入層長細比,提出

3、了軸壓框架彈塑性失穩(wěn)承載力計算公式. 它可直接考慮柱間支援作用、純框架無側移失穩(wěn)以及有側移失穩(wěn)與無側移失穩(wěn)模態(tài)相關作用. 利用二階彈塑性法分析了不同截面形式、荷載分布和梁柱連接及柱底約束的軸壓框架極限承載力,結果表明層穩(wěn)定系數公式具有較高精度. 介紹了假想荷載法的基本原理和取值水平,總結了假想荷載法與計算長度系數法的主要區(qū)別,比較了假想荷載法、改進計算長度系數法和層穩(wěn)定系數法.指出假想荷載法計算框架穩(wěn)定性的可靠度

4、水平很不均衡,不能正確地考慮極限狀態(tài)下柱間相互作用；而改進計算長度系數法也不夠精確. 推導了承受水平荷載和梁間荷載的理想單層側傾剛架二階彈塑性解析式,分析了剛架梁局部機構、側移機構和組合機構的形成條件.利用梁柱截面以及荷載組合不同的剛架算例,比較了一階剛塑性、解析法、M-R經驗公式和相關公式的計算精度.一階剛塑性和解析法偏不安全,M-R經驗公式或偏高或偏低,而相關公式則過于保守. 研究了層梁破壞和柱失穩(wěn)的典型樓層破壞模式

5、；提出了基于層承載力水平的梁破壞、層有側移和單柱無側移失穩(wěn)相關公式,并以各種破壞模式的下限包絡作為結構極限承載力；給出了廣義豎向荷載和水平荷載直接相關公式.算例證明層模型法公式的計算精度高于規(guī)范公式,計算效率高于二階彈塑性分析法. 水平力消耗了支撐的部分承載力,使支撐提前屈服、剛度下降,從而削弱了支撐對框架穩(wěn)定性的支持作用.如何考慮水平力對支撐框架失穩(wěn)模式的影響,長期以來鮮有研究.本文利用柱頂作用水平荷載的層框架模型,討論了水平