剪切型支撑框架的假想荷载法

为了在钢结构设计中避免确定框架柱的计算长度的复杂性,提出一种应用于剪切型支撑框架的假想荷载法,将假想荷载作用于框架楼层,与其他荷载组合进行二阶弹性分析,框架柱即可取层高为计算长度进行设计.推导了有水平力和无水平力作用时的假想水平力,发现水平力的作用不影响假想水平力的大小.采用几何和材料非线性分析方法,考虑构件初始弯曲、结构初始侧移和残余应力,研究了多种几何条件和荷载条件下的支撑框架,提出假想荷载近似计算公式,并与有限元结果进行对比.通过实际应用算例分析,验证了该简化公式能够应用于支撑框架的设计.     

Barcarena电厂石膏库钢柱计算长度系数确定

现行规范对标准的钢框架和门式钢架的计算长度系数均有相关规定,钢结构建筑物因功能需要在底层经常无法加设支撑,形成一种类似框架和门式钢架混合的结构形式,如果直接采用规范推荐的方法很难计算出此类非标准框架柱的计算长度系数.通过研究底层无柱间支撑钢框架柱的计算长度系数问题,确定了层与层之间的相互作用导致钢柱计算长度系数与规范不符的原因.结合算例用有限元法和规范法分别计算钢框架柱的计算长度系数,其结果满足设计精度要求.提出了针对此类非标准结构实用的解决方法.     

半刚接钢框架稳定分析中柱的计算长度取值研究

根据钢框架稳定设计中柱子计算长度的概念，研究了钢框架中梁柱节点半刚接柱的计算长度系数取值问题，采用螺旋弹簧模拟梁柱节点连接的半刚性，考虑了梁柱间的相对转角关系，通过引入梁柱线刚度比修正系数的计算方法，推导了有侧移和无侧移半刚接钢框架柱计算长度系数的修正公式．研究结果表明：受节点半刚性影响，半刚接钢框架柱的计算长度系数比按刚接考虑的计算长度系数增大，增大范围约在6％～9％左右；框架柱除底层外，其上下两端与横梁的连接基本是半刚接的形式，按横梁有侧移考虑，柱的计算长度系数比柱两端按照刚性节点计算出的计算长度系数值增大了9％左右．由此可见在钢框架的稳定分析和设计中，应考虑梁柱节点采用半刚接的连接形式对框架柱的稳定性产生的不利影响．     

中欧钢结构设计规范关于二阶效应的处理方法

采用中国与欧洲钢结构设计规范二阶效应理论对单跨3层和双跨5层钢框架二阶弯矩进行设计计算,并与有限元软件Midas/Gen的计算结果进行了比较。中国和欧洲钢结构设计规范均考虑了初始缺陷对二阶弯矩的影响,在理论计算中采用放大侧端弯矩的方法计算二阶效应,中国钢结构设计规范计算结果比有限元计算结果大2%~5%,欧洲钢结构设计规范计算结果比有限元计算结果大7%~15%,中国钢结构设计规范更契合工程实际的需要。     

平面钢框架精炼塑性铰法的改进与应用

目的 改进平面钢框架高等分析方法的精炼塑性铰法,真实有效地反映钢框架的极限承载力及有侧移框架结构的稳定情况.方法 在精炼塑性铰方法的基础上采用有侧移杆件作为计算单元,并对单元切线刚度矩阵进行修正来考虑结构的二阶效应(P-△),及有侧移杆件单元两端截面的塑性扩展.结果 采用改进后的方法的计算结果,与钢框架的经典算例及两层单跨钢框架实验的结果吻合良好.结论 钢结构的高等分析方法较真实地反映了结构在荷载作用下的内力和变形状态.得到了更精确的结果,比基于计算长度考虑构件稳定的线弹性分析的分析方法更优越.     

钢筋混凝土门式及封闭式单元框架柱的非线性二阶效应分析

本文给出了钢筋混凝土框架非线性二阶效应电算分析的基本思路及步骤,并以最基本的门式单元框架及封闭式单元框架为对象,系统分析了竖向及水平荷载、梁-柱线刚度比以及柱的细长度等因素对柱控制截面二阶弯矩的影响规律。并以修订后的《混凝土结构设计规范》中的偏心距增大系数η的计算公式为基点,给出了能较准确反映上述两类框架柱控制截面二阶弯矩的当量标准柱长度(计算长度)l_0,以及该当量长度随各影响因素变化的规律及其拟合公式。     

有侧移半刚性连接组合框架柱的稳定分析

为了研究有侧移半刚性连接组合框架的稳定性能,利用三柱子框架模型,考虑了梁端和柱远端不同约束情况对柱有效长度系数的影响,提出柱有效长度系数的简化方法.通过算例研究了节点的非线性弯矩-转角关系和荷载水平大小对柱有效长度系数的影响,比较了简化方法、Barakat-Chen方法与精确方法的计算结果.研究表明:简化方法比Barakat-Chen方法有更好的精确度,与精确方法计算结果接近.     

钢筋混凝土单跨排架的总承载力及其变阶柱的计算长度

为了改进排架柱二阶弯矩的近似计算方法,本文在考虑了材料非线性及几何非线性的前提下对钢筋混凝土变阶柱单跨排架进行了全过程分析,再从单跨排架整体受力性能出发找出结构总承载力为最小的荷载形式及破坏机构,并求出各控制截面中相应的非线性二阶弯矩及与规范η值公式相呼应的计算长度.最后提出了单跨排架柱上下柱计算长度的建议值.     

基于弹性二阶分析的排架柱计算长度

在筛选出影响排架柱截面设计的最不利荷载组合的基础上,完成了系列单层单跨排架考虑二阶效应的弹性有限元分析,得到排架柱包括二阶效应在内的真实内力,最后再由弹性二阶分析结果求得排架柱的偏心距增大系数η,通过选取合适的η-l0关系,得到与η相配套的排架柱计算长度。     

框架结构二阶效应实用计算

钢筋混凝土框架结构在水平荷载和竖向荷载共同作用下,如考虑二阶效应的影响,计算复杂.实际应用不多.当柱的轴力较大,特别是柱的长细比较大的情况下,二阶效应的影响较大,就引起足够的重视,把一般框架结构柱近似简化成单柱压杆模型,推导出简化计算公式.分析了二阶效应对框架柱弯矩的影响因素,公式中不直接显示水平荷载作用,通过修正系数对其内力进行修正,从而体现二阶效应影响,便于实际应用.     

铰接中心支撑钢框架阶形柱计算长度系数

以某火力发电厂主厂房铰接中心支撑钢框架体系为研究背景,对该体系中阶形柱计算长度系数进行了研究。基于小变形弹性稳定理论,推导了一端铰接、一端弹性支承的双阶柱计算长度系数,采用特征值屈曲分析对推导的计算长度系数μ0进行了验证,吻合程度较好。以厂房结构中横向3轴框架为例,采用特征值屈曲分析、弹塑性屈曲分析对推导的μ0及柱的稳定承载力进行了验证。结果表明,按数值计算得到的柱稳定承载力与理论计算值吻合程度较好。建议铰接中心支撑钢框架结构中柱的计算长度系数可按本文推导的公式计算。该方法的优点在于不必对结构的侧移类型进行判断,对于柱发生有侧移失稳的情况,还可考虑上下层柱对所研究楼层柱的约束作用。     

梁削弱式节点连接的侧移钢框架柱计算长度系数

根据框架柱计算长度理论,通过引入梁削弱式节点参数特性,建立了四跨三层的梁削弱式节点连接的侧移钢框架数值模型.利用ANSYS软件对梁削弱式节点连接的侧移钢框架数值模型进行了非线性屈曲分析,得到了梁削弱式节点连接的侧移钢框架柱计算长度系数.结果显示,梁削弱式节点侧移钢框架柱计算长度系数较常规节点增加1.5%～12.9%.最后,经过回归得到了梁削弱式节点连接的侧移钢框架柱计算长度系数建议公式.     

爆炸荷载作用下钢框架柱冲击响应与破坏模式的数值模拟

目的运用非线性显示动力学有限元方法分析计算爆炸冲击荷载作用下钢框架柱的冲击响应和破坏模式．方法基于有限元分析程序ANSYS／LS—DYNA建立三维有限元模型,分析钢框架柱在3种爆炸荷载作用下可能发生的破坏模式特征及其影响因素．结果壳单元shell163考虑了局部屈曲效应和剪切应变的影响,可以有效模拟在爆炸荷载作用下钢框架柱的冲击响应和破坏模式．在荷载峰值相同的情况下,荷载持续时间越长,结构的变形越大;荷载冲量相同时,爆炸荷载峰值压力越高,结构的破坏程度越严重．结论钢框架柱的破坏模式与爆炸荷载的作用特征有关：在冲量荷载作用下,钢框架柱倾向发生柱脚剪切破坏和柱中翼缘屈曲破坏;在动力荷载作用下,钢框架柱则倾向发生柱脚剪切破坏;在准静态荷载作用下易发生整体弯曲屈曲破坏．     

建立考虑节点域剪切变形的平面钢框架单元刚度矩阵

目的更精确计算平面钢框架结构在水平荷载作用下的侧移.方法以梁柱为计算单元,基于稳定函数法,在梁柱单元的角位移中计入节点域剪切变形,推导了平面钢框架杆件的单元刚度矩阵.结果采用传统的线弹性框架分析方法得到的水平侧移是不准确的,较实验结果误差为12.12%.笔者考虑了由于节点域剪切变形和二阶效应而导致的结构侧移刚度的降低,推导了单元刚度矩阵,并用MATLAB编制了平面钢框架的计算程序,计算所得的水平侧移,较实验结果误差仅为0.606%.结论采用考虑节点域剪切变形和二阶效应的平面钢框架单元刚度矩阵,所得计算结果与实验结果吻合良好,具有很高的准确度.     

两端不等偏心距钢筋混凝土柱二阶效应试验研究

通过对 2 7根两端偏心距不等的和 6根两端偏心距相等的铰支无侧移钢筋混凝土柱的单调加载试验 ,考察了柱两端偏心比、柱较大端偏心距以及柱长细比对细长钢筋混凝土柱二阶效应大小及分布规律以及对柱破坏位置和特征的影响。根据试验结果给出了在无侧移不等偏心距框架柱中考虑二阶效应特殊规律的 Cm 系数 (亦称“考虑端弯矩不等的影响系数”)建议式 ,该建议式反映了钢筋混凝土柱的非线性特点。试验结果证明美国ACI318设计规范取自美国钢结构设计规范的传统 Cm 系数表达式对钢筋混凝土柱是偏不安全的。     

钢-混凝土组合框架柱的稳定设计方法

针对钢-混凝土组合框架的特点,利用考虑滑移影响的组合梁等效刚度计算方法,考虑组合楼盖的组合效应、组合梁与柱的实际约束程度以及节点的半刚性连接特征等因素,推导出有侧移和无侧移半刚性组合框架柱组合梁的刚度修正系数,提出了有侧移及无侧移组合框架柱的稳定设计方法。算例分析结果表明,该设计方法有效地利用了组合效应和节点的延性,具有较好的经济效益。     

钢筋混凝土框架柱的二阶效应计算体系

本文对国内外建议的及设计规范采用的钢筋混凝土框架柱二阶效应计算体系作了分析比较,着重说明了某些方法申存在的概念错误或不足.在阐明了不同侧向约束条件下框架二阶效应的基本规律之后,提出了改进我国《混凝土结构设计规范》框架柱二阶效应计算体系的建议.     

有侧移框架二阶效应的弹性分析

目的对有侧移框架进行二阶效应的弹性分析,以及梁柱线刚度比对有侧移框架二阶效应的影响.方法采用转角位移法推导了考虑二阶效应(P-Δ效应和P-δ效应)的转角位移方程.结果算例中应用该转角位移方程求解有侧移框架的二阶内力,并将结果同该框架的一阶内力进行比较,二阶内力的存在并不是使所有杆件的内力都增加,在柱底处二阶内力较一阶内力小,而在柱顶处二阶内力较一阶内力大.考虑二阶内力后梁端的弯矩较不计二阶内力影响的弯矩有所增加.不受均布荷载的杆件的弯矩图是直线,而在考虑二阶效应后却变成正弦曲线.结论对于单层单跨框架,梁柱线刚度比越小对二阶效应的影响越大.     

改进塑性铰法在钢框架高级分析中的应用

改进塑性铰法是一种简化的高级分析方法.该方法能够考虑结构及构件的二阶效应、几何缺陷和残余应力等多种非线性因素的影响,还可以考虑连接的半刚性性能.改进塑性铰法已可用于平面钢框架的高级分析和设计,对空间钢框架的高级分析尚有待发展.详细介绍了实用的改进塑性铰法对各种非线性因素的处理办法,及平面框架分析向空间框架分析扩展的实用方法,并讨论了当前改进塑性铰法高级分析亟待解决的问题.     

铰接变截面山形门式刚架的拱效应影响

通过考虑铰接变截面山形门式刚架拱效应的影响,把楔形变截面梁柱等效成等截面梁柱,然后分别确定柱的计算长度、梁端内力和临界荷载,得出考虑拱效应作用下的铰接变截面山形门式刚架的计算长度系数是增大的、梁端内力和变截面柱的临界荷载是减小的结论.此结论与实践中得出的结论相吻合.