巨型钢框架结构性能分析及二阶效应的影响

分析了巨型钢框架结构的静力性能 ,深入研究了结构在竖向荷载和水平风荷载作用下的传力机理、力学特性和变形特点 ,并以结构的变形为指标 ,三维输入地震波 ,按照考虑几何非线性和不考虑几何非线性分析了二阶效应对巨型钢框架结构时程分析的影响。     

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.     

巨型钢框架结构的二阶实用分析

采用连续化概念和刚度等效原则 ,建立巨型钢框架结构的等效模型 ;考虑结构的二阶效应用一列假想竖向受载刚性杆与其并联 ,从而得到二阶简化计算模型。该模型可用于该类结构的非迭代二阶分析计算。最后用一个工程实例检验了该方法的实用性与可靠性     

钢框架结构竖向撞击响应数值模拟分析

多层钢框架结构在工程中得到较为广泛的应用。文中通过建立有限元数值模型,对竖向撞击荷载作用下多层钢框架结构进行数值模拟,分析其在撞击荷载作用下的结构响应,并分析撞击速度和撞击物质量对结构响应的影响。结果显示,竖向撞击下,多层钢框架结构受到一个极大的瞬时撞击力,受撞击处发生明显的振动,并产生较大的塑性残余变形。随着撞击速度或撞击物质量的增大,撞击力峰值随之近似呈线性增大,受撞处变形也随之增大,且增长趋势逐渐增强。     

二阶效应对巨型钢框架结构时程分析的影响

巨型钢框架结构一般用于超高层建筑中，二阶效应是很重要的影响因素。本文以结构的变形为指标，三维输入地震波，按照考虑几何非线性和不考虑几何非线性分析了二阶效应对巨型钢框架结构在多遇地震下弹性时程分析的影响和罕遇地震下弹塑性时程分析的影响。计算结果表明，弹性时程分析时可以不考虑二阶效应的影响，但弹塑性时程分析时二阶效应是必须考虑的因素。     

填充墙RC框架结构抗连续性倒塌研究

论文基于备用荷载路径原理,采用非线性静力和非线性动力分析方法,研究了填充墙的布置对框架结构连续性倒塌性能的影响.建立一个4层RC框架结构模型,分别对纯框架结构和考虑填充墙布置的框架结构进行了分析,移除首层框架中柱,分析剩余结构在移除柱后的动力响应.分析结构表明,填充墙不仅能承受一定的竖向荷载,还能增大剩余结构的延性和失效跨内荷载重分配的范围,减小失效点的竖向位移,从而提高了结构的抗连续性倒塌能力.填充墙的不均匀布置对结构抗连续性倒塌性能有明显的消弱作用,在进行结构抗连续性倒塌设计时,应特别注意填充墙的数量和布置方式,避免形成薄弱层.     

钢框架考虑二阶效应的层间侧移限值取值及可靠度分析

分析钢框架结构时考虑二阶效应,得到的截面内力及位移通常比采用一阶分析方法计算的结果偏大。对于承受相同荷载、具有相同几何条件的结构,如采用一阶分析方法计算得到的位移满足现行规范的水平侧移限值,但采用二阶分析方法后不一定满足该侧移限值的规定,因此在规范中补充有关二阶分析时侧移限值的相关规定尤为必要。针对钢框架结构考虑二阶效...     

模拟巨型框架结构在不同施工过程中的内力与位移比较

分析竖向荷载对结构的作用效应,由于巨型框架结构建筑工期漫长,以及多种不同的施工顺序等特点,应该较普通框架建筑更多考虑施工过程的影响。本文根据目前高层建筑巨型框架施工中较多运用的三种施工顺序,提出了三种考虑施工过程影响的竖向荷载作用效应分析方法并编写了相应的程序,用三种方法对某12层巨型框架算例进行分析和比较,结果表明,三种不同的施工顺序中竖向荷载作用下的内力和变形有一定的区别,最后给出了高层建筑巨型框架结构分析的几点建议。     

用层间抗侧移刚度评价钢框架结构层水平承载力

针对钢框架结构，本文研究了层间抗侧移刚度和层水平承载力之间的关系，经过统计分析．得到了钢框架结构考虑竖向荷载对柱子极限弯矩的影响、PΔ效应以及钢材屈服强度的影响，利用层间抗侧移刚度估计层水平承载力的统计公式。统计公式的得出为框架结构的实际安全性检测提供了一种简便的工程方法。     

考虑节点剪切变形及二阶效应的钢框架自由振动分析和试验研究

考虑节点剪切变形和二阶效应的影响 ,提出了建立在带半刚域杆元二阶分析基础上的钢框架结构自由振动分析方法 ,同时 ,进行了 5层足尺钢框架结构的动力试验。通过与试验结果的比较 ,表明该方法的分析结果准确性高 ,并结合算例分析了有关因素的影响     

单侧支撑钢变电构架二阶效应分析

为了找出单侧侧向支撑两跨人字形钢变电构架的二阶效应特点及影响因素,分析中考虑了构架柱的几何缺陷,加载过程分别考虑了几何非线性、材料非线性以及两种非线性因素共同作用对变电构架受力性能的影响。通过分析对比导线张力、水平荷载以及竖向荷载作用下的3条荷载-位移曲线可知:变电构架在导线张力和水平荷载作用下,受材料非线性较二阶效应的影响大;而在竖向荷载作用下,受二阶效应较材料非线性的影响大。     

无侧向支撑钢结构变电构架的二阶效应分析

针对无侧向支撑的两跨人字形钢结构变电构架,进行了考虑结构二阶效应的受力性能分析。分析中考虑了构架柱的初始几何缺陷,加载过程分别考虑了几何非线性、材料非线性以及两种非线性因素共同存在对变电构架受力性能的影响。通过分析对比斜向、水平及竖向荷载作用下的二阶弹性、一阶弹塑性和二阶弹塑性3条荷载—位移曲线,得到了这种变电构架的二阶效应特点及影响因素:在斜向和水平荷载作用下,虽然受材料非线性的影响更大,但受到二阶效应的影响较早;在竖向荷载作用下,则受二阶效应的影响更大,而塑性效应的影响不很明显。     

基于位移性能的钢框架-支撑结构连续性倒塌Pushdown分析

基于位移性能,对比分析了纯钢框架结构、钢框架-V形(跨层X形)支撑结构与钢框架-同层X形支撑结构抗连续性倒塌的力学性能。研究结果表明:钢框架-支撑结构的荷载储备系数LRR明显优于纯钢框架结构,且钢框架-同层X形支撑结构优于钢框架-V形(跨层X形)支撑结构。对纯钢框架结构及钢框架-支撑结构进一步开展了静态与考虑"去柱"动力效应的动态Pushdown分析,研究结果表明:两种分析情形下结构的倒塌模式基本一致,结构剩余承载力基本相同。但是钢框架-支撑结构存在能够显著减小"瞬间去柱"引起的突变位移幅度,减缓柱损坏时结构的动力响应,且钢框架-同层X形支撑结构优于钢框架-V形(跨层X形)支撑结构。     

平面钢框架结构二阶效应的有限变形理论分析

基于非线性连续介质力学理论（有限变形理论）的一般原理,推导出精确计算平面钢框架结构二阶效应的非线性刚度方程,分析中还计及了剪切变形的影响．计算结果表明．对于多层及高层银框架结构,二阶效应及剪切变形的影响不应忽略．     

半刚性连接钢框架的弹性屈曲荷载计算

以单层多跨框架结构为研究对象,通过对各梁柱构件建立失稳状态的控制微分方程并引入相应的连续性条件和边界条件,建立了半刚性连接平面钢框架结构整体弹性失稳的临界荷载计算模型,并研制了相应的计算程序。计算结果表明,框架结构的半刚性连接特性和水平支撑对其整体稳定性的影响极为显著,而且结构失稳的整体效应需引起高度重视。分析结果还表明,作用于多跨框架结构竖向荷载的分布特征对整体框架结构的弹性屈曲荷载有不可忽视的影响,而这一点在目前钢框架的设计理论中并未充分考虑。另外,半刚性连接特性及结构的支撑刚度对钢框架结构稳定性的影响具有明显的界限性和区间性,即当连接刚度或支撑刚度超过一定数值时,其变化对框架结构弹性屈曲荷载的影响将无需再考虑。     

二阶效应对钢框架结构水平位移和内力的影响

通过对较多典型算例的分析后发现,二阶效应对钢框架结构水平位移和内力有一定影响,一般情况下将使结构楼层水平位移和杆端弯矩增加5～30％。经分析,二阶效应的影响程度主要取决于结构中柱的长细比、轴压比、梁柱线刚度之比、层间位移和结构层数等。在对大量算例的分析基础上,本文提出了不用考虑二阶效应的范围,在此范围内可直接采用线弹性方法进行钢框架结构设计。对于不在此范围内的铜框架结构,本文提出了相应的修正公式,以方便工程设计。     

考虑悬链线效应的钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌能力分析

为了研究悬链线效应对钢筋混凝土（RC）框架结构抗连续倒塌能力的影响,基于OpenSees建立可以考虑悬链线效应的RC框架宏模型,通过两个RC框架子结构在移除中柱后的竖向承载力试验结果对比,验证了所采用宏模型的合理性,并研究了悬链线效应对RC框架子结构抗连续倒塌能力的影响。分别采用备用荷载路径法中的非线性静力方法和非线性动力方法对1栋10层RC框架结构进行抗连续倒塌能力分析,研究悬链线效应对RC框架整体结构抗连续倒塌能力的影响。结果表明：不考虑悬链线效应的影响将低估RC框架结构的抗连续倒塌能力;在移除底层中柱情况下,不考虑悬链线效应分析得到的荷载放大系数最大值小于2.0,而考虑悬链线效应分析得到的荷载放大系数最大值则超过2.0。     

偏心支撑对竖向不规则结构的抗扭转性能影响研究

为探究竖向不规则钢框架结构的抗扭转性能以及偏心支撑对其抗扭转性能的影响,建立收进层高度不同的L型竖向不规则钢框架结构并分别在其四周按不同布置方式加设D型偏心支撑,对结构进行抗扭转性能分析对比。结果表明:竖向不规则结构的立面收进层高度越大则下部结构的扭转效应越小、上部结构的扭转效应越大,收进层高度应尽可能地高以提高竖向不规则结构的抗扭转能力;同种偏心支撑的不同布置方式对结构抗扭转性能的提升效果不同,"V字形"布置方式下的总体效果最好。     

有侧移钢框架结构考虑半刚性连接影响的二阶弹性分析

有侧移框架结构考虑变形对内力的影响宜采用二阶弹性分析,以提高计算的精确度.钢结构设计规范(GB50017-2003)中假想水平力公式与框架类型(刚接、半刚接及铰接)无关,不能准确反映二阶效应的影响,应当加以修正.本文考虑二阶效应的计算方法还考虑了半刚性连接的影响,对完善钢框架结构设计规范有着很强的现实意义.     

钢框架柱平面内整体稳定验算的两种方法对比

先建立两个有初始几何缺陷的多层钢框架结构,通过有限元分析分别得到这两个框架的竖向极限荷载Pcr和水平极限荷载Hcr;再对与这两个框架几何及截面相同但没有初始缺陷的框架,用之前计算得到的竖向和水平极限荷载分别按一阶弹性分析和二阶弹性分析得到其内力,用我国现行GB50017-2003《钢结构设计规范》中压弯杆件极限承载力验算公式计算其名义应力,并与实际结果比较。结果证明,进行钢框架压弯杆件平面内稳定验算时,对框架采用二阶弹性分析,并将柱的计算长度取为实际柱长,所得验算结果较对框架采用一阶弹性分析并将柱的计算长度取为框架弹性屈曲长度合理。但总体来说,两种方法的验算结果都均偏于保守。