框架结构P-△效应的简捷计算

本文提出了一种计算框架结构P-△效应的简单模型。该模型不需迭代,能一次完成包含P-Δ效应影响的框架结构计算,且计算精度高。     

高层钢框架结构考虑P-Δ效应的弹性层间有害位移的简化计算

高层钢框架结构在水平荷载作用下,层间位移包含有害位移和无害位移两部分.在结构侧移的传统计算中,通常忽略P-Δ效应的影响;在二阶侧移计算中,也未从有害位移的角度进一步分析,这对较柔的高层钢框架结构来说会造成较大的误差.因此,针对这一问题,提出了高层钢框架结构考虑P-Δ效应影响的弹性层间有害位移的简化计算方法.通过采用简化方法和对角撑法对一个承受水平均布荷载的15层纯钢框架结构进行模拟计算对比,并讨论了P-Δ效应对层间有害位移的影响.结果 表明提出的简化方法实用可行,能够很好地满足工程的实际需求.     

规范方法与考虑P-Δ、P-δ效应的钢框架分析法的比较

介绍了钢结构规范提到的一阶、二阶分析法和考虑P-Δ、P-δ效应的分析法,并对公式中取值有区别且对计算结果影响较大的参数进行了解释。通过算例的分析,对三种分析法进行了定量的比较。对框架的分析比较表明:纯框架如用规范规定的二阶方法设计,将无需计算稳定性,由强度控制;用既考虑P-δ效应又考虑P-Δ效应的二阶分析法设计时,稳定计算结果偏于安全。     

动力P-Δ效应位移增大系数研究

位移增大系数法是弹性状态下考虑P-Δ效应对结构位移放大作用的有效简化分析方法,但地震作用下的P-Δ效应是一个复杂的动力几何非线性及材料非线性问题,目前还没有成熟统一的考虑方法。本文对地震作用下P-Δ效应稳定指标的合理选取进行了讨论,以等效线性化法为理论基础提出了改进的P-Δ效应位移增大系数公式。作为验证,选取单墩体系进行了大量的参数分析工作,统计分析得到了动力P-Δ效应对结构位移反应的影响规律。研究表明,桥梁稳定指标的选取应与桥墩所处的反应阶段相适合,弹性反应阶段与弹塑性反应阶段应选取不同的稳定指标;提出的理论公式与有限元参数分析结果比较吻合,利用等效线性化方法可以合理地进行P-Δ效应分析,所提公式可为规范的进一步修订提供参考。     

结构设计中如何全面考虑P-Δ效应

从P-Δ效应的定义入手,分析了几何刚度和线性屈曲分析的力学概念,指出这几个概念之间存在本质的联系,同时分析了建筑结构中P-Δ贡献与P-δ贡献。在介绍一阶方法、二阶方法和直接法三种方法之后,指出国内外通常考虑P-Δ效应的二阶方法是:1)在结构分析中考虑P-Δ贡献;2)在构件设计中考虑P-δ贡献。结合ETABS2013软件,提出了具体的实现方法,特别是提出建议采用线性屈曲因子作为刚重比控制条件的度量指标,可以统一和简化对刚重比的计算,还介绍了AISC针对P-Δ效应计算的基准测试问题。     

考虑P-δ效应的钢筋混凝土框架柱设计方法

针对工程界对《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2002)及《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3—2002)考虑二阶效应的设计方法中是否已充分考虑了单柱P-δ效应的疑虑,通过有限元分析算例,对框架结构在P-δ效应作用下一阶弯矩的影响规律进行了详细说明。在指出美国规范ACI Committee 318和欧洲规范Eurocode 2对考虑P-δ效应的柱等效长度取值不尽合理以及考虑框架柱端不等偏心距影响的折减系数Cm取值过于粗略后,利用框架的有限元分析结果提出了等效长度的定义和设计取值方案,并结合试验结果和分析给出了更为合理的Cm系数取值建议。本文的建议为进一步完善考虑二阶效应的框架柱设计方法提供了参考。     

规范方法与考虑P-△、P-δ效应的钢框架分析法的比较

介绍了钢结构规范提到的一阶、二阶分析法和考虑P-△、P-δ效应的分析法,并对公式中取值有区别且对计算结果影响较大的参数进行了解释.通过算例的分析,对三种分析法进行了定量的比较.对框架的分析比较表明：纯框架如用规范规定的二阶方法设计,将无需计算稳定性,由强度控制;用既考虑P-δ效应又考虑P-△效应的二阶分析法设计时,稳定计算结果偏于安全.     

基桩在水平和竖向荷载作用下的受力分析

在水平和竖向荷载的共同作用下,基桩与土体之间的相互作用是一个三维空间的问题。本文通过综合分析,采用层状横向各向同性弹性半空间地基模型,利用有限元-有限层法,并考虑P-Δ效应对桩身内力的影响,对基桩的P-Δ效应进行了分析。     

两铰斜梁拱的P-Δ效应计算

对不同情况下两铰斜梁拱的P-Δ效应进行计算并讨论,结果表明:P-Δ效应随构件刚度的增加而降低,随坡度的减小而增大。     

长周期超高层钢筋混凝土建筑P-Δ效应分析与稳定设计

应用解析解和能量法讨论了等截面均质悬臂杆模型以及基于顶点位移等效原理的等效刚重比的理论缺陷和不确定性,明确指出带P-Δ杆或P-Δ柱的力学模型是对结构进行P-Δ效应数值分析的最理想模型。按我国规范,提出按小震和大震二阶段进行稳定设计的学术观点。建议在基于承载力的小震设计中,将使用有限元法得到的屈曲因子直接作为判别结构整体稳定性的设计指标,使用"直接法"确定放大的位移和弯矩。在基于变形的大震设计中,同时考虑材料非线性和构件几何非线性,计算塑性(广义)变形,评估结构的抗震性能目标。     

钢框架二阶效应分析的迭代计算方法研究

多层钢框架结构同时承受水平荷载和竖向荷载的作用,会表现出较大的柔度,因而在结构分析中考虑二阶效应,即竖向力与结构变形的相互影响是非常重要的.本文基于迭代的思想,采用了一种考虑二阶效应的多层钢框架结构分析方法,并对两个典型钢框架模型进行了分析.通过与基于ANSYS商用软件进行线性及几何非线性分析结果的比较,表明该近似方法...     

抗弯钢框架P-Δ效应稳定系数的应用

为分析抗弯钢框架中的P-Δ效应,提出2个稳定系数。在弹性阶段,弹性稳定系数θme是框架的基本周期、振型的函数。在塑性阶段,非弹性稳定系数θmi仍与基本周期、振型有关,通过回归分析得到。结果表明:使用这两个稳定系数,可精确模拟考虑P-Δ效应的钢框架荷载-位移曲线,包括:初始刚度、强度、后屈服刚度等。以22个抗弯框架为例,验证稳定系数的正确性。     

动力P-△效应位移增大系数研究

位移增大系数法是弹性状态下考虑P-△效应对结构位移放大作用的有效简化分析方法,但地震作用下的P-△效应是一个复杂的动力几何非线性及材料非线性问题,目前还没有成熟统一的考虑方法.本文对地震作用下P-△效应稳定指标的合理选取进行了讨论,以等效线性化法为理论基础提出了改进的P-△效应位移增大系数公式.作为验证,选取单墩体系进行了大量的参数分析工作,统计分析得到了动力P-△效应对结构位移反应的影响规律.研究表明,桥梁稳定指标的选取应与桥墩所处的反应阶段相适合,弹性反应阶段与弹塑性反应阶段应选取不同的稳定指标;提出的理论公式与有限元参数分析结果比较吻合,利用等效线性化方法可以合理地进行P-△效应分析,所提公式可为规范的进一步修订提供参考.     

基于不同轴压比的P-Δ效应对带施工缝框架抗剪承载力影响的试验研究

通过对带施工缝框架和整浇框架进行低周反复荷载试验以及对带施工缝框架柱在相应轴压比下进行对比试验,分析了P-Δ效应及轴压比对带施工缝框架抗剪承载力的影响,研究表明:P-Δ效应降低了带施工缝框架的抗剪承载力,且大于对整浇框架的影响,而随着轴压比的提高,P-Δ效应对带施工缝框架柱抗剪承载力的影响降低。     

考虑P-Δ效应的柱顶隔震结构的动力响应分析

针对柱顶隔震结构,提出考虑P-Δ效应动力响应的免迭代计算方法,分析P-Δ效应对柱顶隔震结构响应的影响。由于隔震层处的层间位移较大,当受到的轴力较大时,二阶效应不容忽视。隔震支座采用双线性模型,构造水平力偶代替结构轴向力形成的弯矩,并在隔震层处做了特殊处理,使得隔震层处的附加弯矩能够传递到下部结构。这样在计算结构的非线性响应时,相当于结构的刚度矩阵在原来的基础上增加了一个几何刚度矩阵,从而避免了迭代运算。研究表明:某些情况下P-Δ效应会显著增大下部结构的响应。     

考虑竖向地震作用的高桥墩P-Δ效应分析

由50年设计基准期的水平地震系数推导出4类桥梁水平地震系数,按一般规律,可求出不同类型桥梁相应的竖向地震系数。选择满足几何边界条件和力学边界条件的变形曲线,用能量方法推导出具有通用性的变形公式,进而可求出墩顶位移与墩底弯矩。与不计P-Δ效应的计算结果相比,考虑P-Δ效应的位移与弯矩都在很大程度上得到放大,特别是在罕遇地震作用下,效果更加明显。对于高柔性桥墩,尚需要考虑高振型和材料非线性的影响。     

论高层建筑结构重力二阶效应

详细介绍了重力二阶效应的计算方法,提出了二阶效应比的概念,结合9个实际工程案例二阶效应比的分析,指出了现有方法存在的问题。现有程序容易实现P-Δ效应的计算,建议一般的高层建筑结构均宜考虑P-Δ效应的影响,不规则高层建筑结构及超高层结构应考虑P-Δ效应的影响。     

高层钢框架二阶位移及内力实用计算方法

提出的高层钢框架结构的二阶位移及内力的简化计算方法,力学概念清晰,便于分析,适合于手算且具有工程所需要的良好精度,可作为高层建筑结构设计P-—△效应的实用手算方法。     

高层建筑结构P—Δ效应的精确计算及近似分析

本文对高层建筑结构考虑几何非线性的P—Δ效应计算,介绍一个精确的电算法——矩阵位移法和一个近似的手算法——逐渐近似法;前者用于施工图设计,后者用于初步设计。由于高层建筑结构的高宽比较大,侧移也较大。因此,在设计计算中应考虑几何非线性的P—Δ效应,即二阶分析,它比一阶(线性)分析要繁复得多。本文对此先介绍其精确计算法,后介绍其近似计算法。一个抓住问题本质的近似分析,即使在有了电子计算机的今天,依然是结构师们应该掌握的。因为近似解不仅在初步设计中可用作估算之用,而且在施工图设计中,还可以对电算结果作一些定性校对之用。     

关于多高层钢结构柱计算长度(Ⅰ):理论解释

本文先针对轴心受压杆件.阐述了Euler临界力、计算长度、P-δ效应、稳定系数(柱子曲线)等重要概念及它们之间的关系;进而论述了框架柱计算长度概念;再通过说明我国现行<钢结构设计规范>(GB 50017)中压弯杆件极限承载力验算式的来源,阐明了进行框架柱验算时.考虑p-△效应进行结构二阶内力分析与柱计算长度选取间的关系.最后,本文提出了对框架柱进行承载力验算及柱计算长度选取的建议.