文档介绍：重庆大学
硕士学位论文
支撑—钢框架基于整体屈曲概念的支撑临界刚度研究
姓名:夏金宝
申请学位级别:硕士
专业:结构工程
指导教师:崔佳
20060501
中文摘要
摘要
本文在理想压杆弹性弯曲屈曲临界力公式的基础上考虑到平面支撑钢框架整
体在支撑刚度相对较弱时发生的整体有侧移屈曲变形类似半波的特点将屈曲变形分
解为整体弯曲变形分量和层剪切变形分量其中弯曲变形分量是主要的之后引入
与整体弯曲变形对应的等效弯曲刚度公式和与层剪切变形对应的层剪切刚度公式在
计算支撑钢框架的等效弯曲刚度时考虑到由横梁的非无限刚性导致的剪力滞后效
应在等效弯曲刚度公式中引入框架柱轴向变形分布偏离线形的折算系数将支撑的
层剪切刚度和框架的层剪切刚度相加得到整体层剪切刚度进而得到单位剪力作用下
产生的层间侧移角在确定等效弯曲刚度和单位剪力产生的层间侧移角之后定义理
想支撑钢框架的换算长细比进而得到屈曲临界力计算公式
从理想支撑钢框架整体屈曲临界力公式可以发现整体屈曲临界力的倒数等于
弯曲屈曲临界力分量的倒数与剪切屈曲临界力分量的倒数之和这两个屈曲临界力分
量分别对应于支撑的弯曲刚度和层剪切刚度因此从以下两个方面分析支撑刚度与
屈曲临界力分量以及整体临界力的关系
支撑的弯曲刚度与结构整体等效弯曲刚度以及弯曲屈曲临界力分量的关系
支撑的层剪切刚度与结构整体层剪切刚度以及剪切屈曲临界力分量的关系
将以上两个关系综合之后得到支撑刚度与支撑钢框架整体屈曲临界力关系
的认识
获得支撑刚度与支撑钢框架整体屈曲临界力关系的认识之后基于为使支撑
钢框架整体屈曲临界力达到层无侧移失稳承载力的目的分别提出了支撑的最小弯曲
刚度和层剪切临界刚度的概念和公式支撑的最小层剪切刚度和弯曲临界刚度的概念
和公式
定义支撑的为使结构弯曲屈曲临界力分量等于层无侧移失稳承载力所需的弯
曲刚度为最小弯曲刚度并作为判定支撑的层剪切临界刚度存在的必要条件
当支撑的弯曲刚度受到条件限制为定值或变化不大时判定其是否满足最小弯
曲刚度要求若满足定义支撑的为使结构整体屈曲临界力等于层无侧移失稳承载力
所需的最小层剪切刚度为层剪切临界刚度若不满足则不存在层剪切临界刚度
定义支撑的为使结构剪切屈曲临界力分量等于层无侧移失稳承载力所需的层
剪切刚度为最小弯曲刚度并作为判定支撑的弯曲临界刚度存在的必要条件
当支撑的层剪切刚度受到条件限制为定值或变化不大时判定其是否满足最小
层剪切刚度要求若满足定义支撑的为使结构整体屈曲临界力等于层无侧移失稳承
载力所需的最小弯曲刚度为弯曲临界刚度若不满足则不存在弯曲临界刚度
I
重庆大学硕士学位论文
最后对以上提出的支撑最小刚度和临界刚度的概念和公式进行初步的设计适
用性讨论考虑到实际条件对支撑刚度的限制支撑刚度往往不能达到以上提出的最
小刚度或临界刚度的要求因此框架柱取无侧移失稳计算长度系数往往并不现实
尤其对于高层支撑钢框架结构所以根据层稳定计算长度系数的概念以及算例分
析的结论提出了框架柱取不同级别计算长度系数的三个层次高宽比框架的划分标
准并在此划分标准的基础上将以上提出的几个支撑的最小刚度和临界刚度的概念
和公式进行了一般性地扩展提出了支撑的为使支撑钢框架整体屈曲临界力达到
由指定的层稳定计算长度系数如 对应的层稳定承载力所需的最小刚度和临界
刚度的概念以及相应公式
本文采用 ANSYS 的 APDL 语言编制程序进行参数化建模分析可实现算例的
批处理大量算例的结果验证了以上所提概念和公式的正确性
关键词支撑钢框架等效弯曲刚度层剪切刚度剪力滞后效应换算长细比
屈曲临界力最小层剪切刚度弯曲临界刚度最小弯曲刚度层剪切临界
刚度计算长度系数 APDL 语言
II
ABSTRACT
ABSTRACT
Based on the formula to calculating the flexural buckling critical force of an elastic bar
under pressing force, and the first-order buckling modal of the brace-frame
when the bracing stiffness is relatively small was considered, after posing the total
deformation into the entire flexural ponent which is dominating and the
storey shearing pon