考虑剪切变形影响的框架柱弹性稳定

该文研究了考虑剪切变形影响的压杆弹性稳定,着重分析了压杆自身的剪切变形对其稳定临界荷载的影响。该文提出了考虑剪切变形影响的杆件单元一阶、二阶转角位移方程。提出了考虑剪切变形影响,计算两端任意转动约束轴压杆有侧移失稳及无侧移失稳的近似公式,通过与精确解对比,近似法具有很好的精度。讨论了压杆有侧移失稳临界荷载与压杆抗侧刚度之间的内在联系,根据这一规律,提出了近似计算两端转动约束轴压杆,具有侧向不完全支撑时的临界荷载。     

框架-剪力墙双重抗侧力体系柱计算长度系数研究

针对框架-剪力墙双重抗侧力体系,通过刚度特征值综合反映框架与剪力墙的侧向刚度,考察其对框架剪力分担率与屈曲荷载的影响。建立了高度为48 m、72 m、96 m和120 m四个计算模型,分别采用有限元法和简化方法计算结构的屈曲荷载与框架柱的计算长度系数。刚度特征值可以综合反映框架与剪力墙相对刚度以及结构高度的影响,特征刚度值越大,框架分担的剪力也随之增大。框架屈曲荷载修正系数γ可以用于定量表征框架受到剪力墙侧向支撑作用强弱的程度,γ随着结构高度增大迅速减小。当框架-剪力墙高度较大时,其框架部分的屈曲荷载可能低于相应纯框架的屈曲荷载,说明此时框架部分为剪力墙提供了侧向支撑。计算结果表明：对于纯框架,按结构标准层分段加载有限元分析得到柱的计算长度系数在各标准层范围内保持不变,且各标准层之间差异不大;基于同层柱相互支援的修正《钢结构设计标准》法,得到柱的计算长度系数与分段加载有限元分析的结果较为接近,两者误差为-9.5%～14.2%。框架-剪力墙柱的计算长度系数介于无侧移框架与有侧移框架之间;随着结构高度增大,其值与纯框架的计算结果逐渐接近;修正《钢结构设计标准》法得到的计算长度系数与分段加载...     

半刚接钢框架的弹性屈曲研究

本文通过对梁的转角位移方程的修正,以考虑节点柔性对钢框架屈曲强度的影响,并建立了半钢接框架梁柱单元刚度矩阵。在此基础上,分析研究了半刚性连续在不同初始转动刚度下,单层单跨有侧移钢框架的屈曲荷载,得出了相关的结论。     

梁翼缘削弱型节点钢框架柱弹性稳定分析

采用变截面梁的转角位移方程,通过分析柱子的近端影响,推导出翼缘削弱型节点(RBS)无侧移和有侧移框架柱分别对应的计算长度系数?值的计算公式。通过引入梁柱修正线刚度比,RBS节点框架柱计算长度系数的计算公式可写成现行《钢结构设计规范》附录D的公式形式。研究结果表明:RBS节点无侧移框架柱的计算长度系数基本等同于普通刚接钢框架柱的计算长度系数,建议在简化计算中可直接按普通无侧移钢框架来计算;但对RBS节点有侧移钢框架,由于梁翼缘削弱,柱计算长度系数比普通刚接有侧移钢框架柱的计算长度系数有较大增加,已超过工程设计的允许误差,设计中应考虑其不利影响。     

有侧移半刚性连接组合框架柱的有效长度系数

利用三层柱的框架模型,考虑了节点的非线性弯矩-转角关系、楼板的组合效应、梁端和柱远端不同边界情况等因素对柱的有效长度系数的影响,推导了有侧移半刚性连接组合框架柱的有效长度系数方程式,并分析了GB50017-2003规范附录D求解的精确性,最后用两个实例:门式组合框架和三层两跨组合框架,研究了荷载大小和非线性弯矩-转角关系对柱有效长度系数的影响。研究表明,对于有侧移半刚性连接组合框架柱,当柱远端处于不同边界条件时,用GB50017-2003规范附录D求得的有效长度系数设计柱偏于安全;节点初始刚度对有效长度系数影响较明显。研究结果可供工程设计参考。     

半刚接钢框架内填RC 墙结构简化分析模型

该文提出了一种用于分析半刚接钢框架内填RC 墙结构(简称PSRCW)滞回性能的简化分析模型(即斜向板带模型),基于混凝土应力-应变关系给出了斜向板带的轴力-位移关系曲线,采用Pivot 塑性滞回模型模拟斜向板带的力学行为。采用有限元方法分析了板带恢复力模型、板带数量及倾角对PSRCW 结构斜向板带模型的影响,结果表明Pivot 塑性滞回模型可较好地模拟斜向板带的滞回性能,可采用7 条以上板带及40°~50°之间板带倾角描述PSRCW 结构的整体性能。应用该简化模型对有关试件进行了滞回性能模拟,并与试验结果比较,两者吻合良好。     

半刚接钢框架-内填剪力墙结构滞回性能的数值模拟

为了系统研究半刚接钢框架-RC剪力墙结构的滞回性能,编制了非线性有限元程序SRCWNP。对两层单跨半刚接钢框架(柱弱轴)-RC剪力墙结构试验试件的滞回性能进行有限元模拟。分析了RC墙裂缝开展;混凝土压溃过程;结构的内力分配;滞回曲线和破坏模式。模拟结果与试验结果基本吻合。     

地震荷载下双腹板-顶底角钢连接半刚接钢框架的动力特性研究

利用大型有限元分析软件ANSYS对双腹板、顶底角钢半刚性连接的钢框架进行了三维弹塑性动力有限元分析。该分析采用了有限元实体建模,考虑了钢框架连接节点的非线性、几何非线性以及材料非线性等因素。通过有限元数值模拟分析得出了在地震荷载作用下,半刚性节点刚度的变化对钢框架的基本自振周期、楼层剪力、楼层位移、楼层加速度和节点的弯矩-转角关系的影响规律,并将部分数值模拟分析结果与拟动力试验结果进行对比,发现这两种研究方法所得结果基本一致。通过该文的分析,得出了节点刚度的变化对结构动力特性影响的一般规律,为今后高层钢结构设计和钢结构规范的修改提供了一定的理论依据。     

钢管混凝土框架柱计算长度研究

钢管混凝土框架柱计算长度是合理正确计算其承载力的重要参数,是进行钢管混凝土结构内力分析和设计必不可少的参数,因缺乏系统研究,现行钢管混凝土框架柱计算长度暂参照钢框架柱取值,由于两种结构体系受力特性的差异会导致结果不合理。该文基于ABAQUS软件,通过合理选取钢管混凝土框架的稳定简化模型,同时考虑几何非线性和材料非线性的影响对框架体系进行非线性屈曲分析,从而求解有侧移和无侧移钢管混凝土框架柱计算长度。在此基础上通过大量参数分析,分别得到了有侧移和无侧移钢管混凝土框架柱计算长度系数表,并回归了简化计算公式。为比较不同方法计算结果的差异,选取某四层四跨钢管混凝土框架典型算例进行比较,结果表明：该文考虑初始缺陷和非线性行为所得到的计算长度系数取值方法比现行按采用钢框架柱计算方法的结果偏大,无侧移框架柱变化范围为0.97%~4.05%,有侧移框架柱变化范围为9.95%~27.17%,可见材性差异及初始缺陷对计算长度系数影响较大,不可忽视。     

半刚性连接钢框架稳定性的刚重比控制方法

通过对构件转角-位移方程的修正,推导了半刚接梁单元线刚度修正系数。用等效水平力方法,推导了结构临界重力荷载,提出了用对结构刚重比的控制来进行半刚接钢框架考虑重力二阶效应的稳定计算方法。算例结果表明:连接的半刚性对结构稳定的影响非常大,在该类型钢框架计算时,必须考虑连接刚度的影响。该方法使用方便,计算结果精度高,便于工程设计。同时还计算分析了连接的初始刚度对结构位移和刚重比的影响。     

驶入式钢货架立柱计算长度系数分析

驶入式货架立柱在垂直货物通道方向上的计算长度系数受多种因素影响。首先,对于上端受水平位移约束而下端受扭转约束的单柱模型,推导了弹性屈曲荷载计算公式。计算结果表明,当模型中约束刚度较小时,约束刚度的变化对立柱计算长度系数产生明显影响。此后,采用有限元分析方法分析了单列立柱模型的弹性屈曲荷载,得到立柱的计算长度系数。柱列模型中的牛腿梁和荷载分布不均现象均可以提高模型的弹性屈曲荷载。基于数值计算结果,得到了立柱计算长度系数的简化计算公式。若已知立柱柱脚转动刚度和支撑体系侧向刚度,可由此公式计算立柱的计算长度系数。     

节点半刚性钢桁架受压腹杆计算长度分析

现行设计规范对桁架腹杆计算长度的规定未考虑节点的非刚性效应,但在某些情况下该效应不能被忽略。在经典的刚架弹性稳定理论基础上推导了考虑节点刚度的四弯矩方程和构件群稳定方程,并将其应用于桁架结构。结果表明影响半刚性钢桁架腹杆计算长度的主要因素是腹杆与弦杆线刚度比和腹杆线刚度与节点局部刚度比。通过编制计算程序求取的计算长度数值解,制成了可供设计使用的计算用表和简化计算公式。以等节间Warren型钢管桁架为例证明了在腹杆计算长度分析中考虑节点刚度的意义。     

确定受压柱计算长度的通用图表

计算长度系数法仍是结构稳定验算的最常用的方法,用该法可避免复杂的整体结构的稳定计算,该法的核心是确定受压柱的计算长度,对此《钢结构设计规范》给出了一些相应的计算公式和表格,但这些公式和表格由于一些特定的假定有一定的适用范围,不适用于特殊情况下的柱的计算长度确定(不通用),对此该文对单根柱在各种不同约束情况下的计算长度系数进行了推导,并绘制成图表,这些图表不仅涵盖了规范公式和表格能求解的规则情况,而且还能确定非规则情况下柱的计算长度系数,图表使用方便、快速和直观。     

高强钢组合K形偏心支撑钢框架弹塑性状态的层剪力分布研究

高强钢组合偏心支撑钢框架结构中耗能连梁作为屈服构件采用普通钢（如Q345）,而非耗能构件采用高强度钢材（如Q460）,高强钢构件不仅有效降低了构件截面、节约钢材、降低造价,而且减弱了偏心支撑结构的刚度,使得层剪力分布状态与传统偏心支撑结构不同。为了研究这种新型结构在罕遇地震作用下的弹塑性层剪力分布状态,依据偏心支撑钢框架结构基于性能的设计方法设计了具有理想失效模式的5层、10层、15层和20层算例,并考虑了近场地震速度脉冲效应和远场地震加速度循环累计效应对结构的影响,采用动力时程分析方法计算结构在罕遇地震水准下的响应,根据结构弹塑性层剪力的平均值,提出了与我国规范相一致的弹塑性层剪力分布模式,并对比了已有的层剪力分布模式,该文建议的层剪力分布模式具有更高的精度,可为高强钢组合K形偏心支撑能量设计方法和塑性抗震设计理论提供参考依据。