文档介绍：纯框架和支撑框架弹塑性稳定分析摘要钢框架是一种基本结构体系,若增设支撑便成为支撑框架。现行框架稳定设计为两步设计法,第一步进行结构整体一阶或二阶弹性分析,确定构件最不利内力;第二步采用相关公式验算构件承载力。结构与构件之间相互作用以及缺陷影响,通过计算长度系数或假想荷载来考虑。随着计算机技术和有限元理论的发展,出现了基于结构承载力水平的二阶弹塑性高等分析法。该法能准确预测结构极限荷载和破坏模式,摒弃了构件承载力计算的繁琐步骤。传统设计方法简单高效,但不能考虑结构塑性内力重分布,低估了结构承载力;高等分析法计算量大、叠加原理不适用,目前阶段难以成为基本设计工具。为平衡设计效率和计算精度,本文利用层模型对框架弹塑性稳定进行了深入的研究,提出了基于整层失稳的纯框架极限承载力计算方法。对于支撑框架,重点研究了考虑水平力影响的框架失稳模式判定准则。根据框架整层有侧移失稳现象和轴力负刚度概念,得到了层弹性有侧移失稳的临界荷载公式。参照规范柱子强度益线,通过引入层长细比,提出了轴压框架弹塑性失稳承载力计算公式。它可直接考虑柱间支援作用、纯框架无侧移失稳以及有侧移失稳与无侧移失稳模态相关作用。利用二阶弹塑性法分析了不同截面形式、荷载分布和梁柱连接及柱底约束的轴压框架极限承载力,结果表明层稳定系数公式具有较高精度。介绍了假想荷载法的基本原理和取值水平,总结了假想荷载法与计算长度系数法的主要区别,比较了假想荷载法、改进计算长度系数法和层稳定系数法。指出假想荷载法计算框架稳定性的可靠度水平很不均衡,不能正确地考虑极限状态下柱问相互作用;而改进计算长度系数法推导了承受水平荷载和梁间荷载的理想单层侧倾刚架二阶弹塑性解析式,分析了刚架梁局部机构、侧移机构和组合机构的形成条件。利用梁柱截面以及荷载组合不同的刚架算例,比较了一阶刚塑性、解析法、甊经验公式和相关公式的计算精度。一阶刚塑性和解析法偏不安全,甊经验公式或偏高或偏低,而相关公式则过于保守。也不够精确。浙江大学申请博士学位论文
研究了层梁破坏和柱失稳的典型楼层破坏模式;提出了基于层承载力水平的梁破坏、层有侧移和单柱无侧移失稳相关公式,并以各种破坏模式的下限包络作为结构极限承载力:给出了广义竖向荷载和水平荷载直接相关公式。算例证明层模型法公式的计算精度高于规范公式,计算效率高于二阶弹塑性分析法。水平力消耗了支撑的部分承载力,使支撑提前屈服、刚度下降,从而削弱了支撑对框架稳定性的支持作用。如何考虑水平力对支撑框架失稳模式的影响,长期以来鲜有研究。本文利用柱顶作用水平荷载的层框架模型,讨论了水平荷载对剪切型支撑框架弹塑性失稳模式的影响,得到了弹塑性支撑框架的临界支撑刚度和面积公式。指出支撑框架承受水平力和竖向力共同作用时,支撑截面由承受水平力的支撑面积和保证竖向力作用下框架稳定性的支撑面积两部分线性叠加构成。并在此基础上,提出了水平荷载作用下支撑框架失稳模式的判定准则和弱支撑框架的稳定性计算方法。基于层模型得到的纯框架和支撑框架系列公式均与有限元分析结果吻合较好,简单实用、概念明确、偏于安全。关键词:纯框架;支撑框架:侧倾刚架;层模型;计算长度系数法;假想荷载法;层稳定系数法:高等分析法;极限承载力;有侧移失稳;无侧移失稳;破坏模式:临界支撑刚度浙江大学申请博士学位论文..
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主要符号定义‰一层无侧移等效稳定系数;髓一框架柱高;墨一轴力负刚度;五一层长细比;豢蚣苤鸵“谥苁灰“谥撸‘一侧倾刚架梁长;徊嗲愀占苤撸,一截面惯性矩;一截面回转半径;‘一支撵长度;恢С琶婊巩一截面抗弯模量;工一钢材屈服强度;五一切线层间抗侧刚度;恢炜共喔斩龋豢蚣芸共喔斩龋怀惺芩胶稍厮柚С鸥斩龋临界支撑刚度;一水平荷载和竖向荷载共同作用临界支撑如一承受水平荷载所需支撑面积;R皇蚝稍囟懒⒆饔帽3挚蚣芪榷ㄋ以,一水平荷载和竖向荷载共同作用临界支撑戈,瓯一梁柱初弯曲;一水平荷载形成一阶弹性侧移;凰胶稍睾褪蚝稍毓餐饔枚鬃≯一支撑倾斜角;墨,墨一梁柱线刚度比参数;/桓慕扑愠ざ认凳凡一柱几何长细比;恢蚧は副龋屯一柱几何长细比;目一考虑摇摆柱效应的计算长度增大系数;%一层负刚度系数;识一柱无侧移稳定系数;纯一层稳定系数;荒L喙刈饔谜奂跸凳芦坏刃渚叵凳一假想水平荷载;札一框架柱轴力;瓦一支撑轴向拉力;日一框架层高;豢蚣苤一一截面面积;桓植牡阅A浚.,一钢材泊松比;置一线性层间抗侧刚度;弧R皇蚝稍囟懒⒆饔帽3挚蚣芪榷ㄋ刚度;临界支撑面积;面积;一层间或整体初侧移;侧移;口一狫效应系数;甋一稳定函数:名一柱长细比;丑一柱屈服长细比;‘一梁柱截面比例系数;口一柱稳定系数;口一竖向