半剛性框架穩(wěn)定問題

1、LogoLogoAdd Your Company Slogan半剛性框架穩(wěn)定問題半剛性框架穩(wěn)定問題半剛性框架穩(wěn)定問題半剛性框架穩(wěn)定問題摘要摘要半半剛剛性框架性框架穩(wěn)穩(wěn)定定問題問題Diagram 2 Diagram 2整體框架整體框架承承載載力力框架柱框架柱計計算算長長度系度系數(shù)數(shù)半剛性框架穩(wěn)定問題半剛性框架穩(wěn)定問題半剛性框架穩(wěn)定問題研究的重要性 主要主要內(nèi)內(nèi)容容1半剛性框架穩(wěn)定問題研究現(xiàn)狀 2柱計算長度系數(shù)的研究 3半剛性框架整體穩(wěn)定分析4結(jié)論 5半剛性框架穩(wěn)定問題半剛性框架穩(wěn)定問題 半剛性框架穩(wěn)定問題研究的重要性半剛性框架穩(wěn)定問題研究的重要性 l鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn) 強(qiáng)度高、延性好、重量輕、抗震性能優(yōu)

2、越l鋼結(jié)構(gòu)破壞 強(qiáng)度破壞、剛度破壞、穩(wěn)定破壞（穩(wěn)定破壞穩(wěn)定破壞是主要形式，決定結(jié)構(gòu)最終承載力）l半剛性節(jié)點(diǎn)影響半剛性節(jié)點(diǎn)對柱約束減小，減小結(jié)構(gòu)剛度，改變內(nèi)力在兩柱之間分配比例，降低鋼框架穩(wěn)定性半剛性框架穩(wěn)定問題半剛性框架穩(wěn)定問題 半剛性框架穩(wěn)定問題研究現(xiàn)狀半剛性框架穩(wěn)定問題研究現(xiàn)狀l柱計算長度系數(shù)研究 有側(cè)移半剛性框架柱計算長度系數(shù) 無側(cè)移半剛性框架柱計算長度系數(shù) 考慮剪切變形半剛性框架柱計算長度系數(shù)l框架整體穩(wěn)定性能研究 線彈性分析整體框架屈曲荷載 考慮二階非線性整體框架屈曲荷載 半剛性框架穩(wěn)定問題半剛性框架穩(wěn)定問題柱計算長度的物理意義柱計算長度系數(shù)研究1有側(cè)移半剛性框架柱計算長度系數(shù)2無側(cè)

3、移半剛性框架柱計算長度系數(shù)3考慮剪切變形半剛性框架柱計算長度系數(shù)4柱計算長度的物理意義柱計算長度的物理意義框架結(jié)構(gòu)中相鄰桿件相互影響，這種影響通過計算長度的概念來表示。將實(shí)際長度為lc的端約束柱換算成等效長度為 的兩端鉸接柱半剛性框架穩(wěn)定問題半剛性框架穩(wěn)定問題0cllcl半剛性框架穩(wěn)定問題半剛性框架穩(wěn)定問題有側(cè)移半剛性框架柱計算長度系數(shù)有側(cè)移半剛性框架柱計算長度系數(shù)l節(jié)點(diǎn)的彎矩轉(zhuǎn)角關(guān)系模型 Kishi-Chen三參數(shù)冪函數(shù)模型l計算模型 任一單柱取三層柱框架計算模型l計算長度系數(shù)方程式1/01()kirnnrRM 2121236tan60K KKK半剛性框架穩(wěn)定問題半剛性框架穩(wěn)定問題相對于規(guī)范

4、中的公式，該公式已經(jīng)考慮梁柱半剛性連接的影響研究表明將半剛性連接簡化為剛性連接導(dǎo)致柱計算長度系數(shù)偏小，柱臨界荷載偏大有側(cè)移半剛性框架柱計算長度系數(shù)有側(cè)移半剛性框架柱計算長度系數(shù)半剛性框架穩(wěn)定問題半剛性框架穩(wěn)定問題無無側(cè)移半剛性框架柱計算長度系數(shù)側(cè)移半剛性框架柱計算長度系數(shù)l節(jié)點(diǎn)的彎矩轉(zhuǎn)角關(guān)系模型 以Kishi-Chen三參數(shù)冪函數(shù)模型為基礎(chǔ)，采用簡化切線連接剛度l計算模型分別采用三柱模型和兩柱模型l計算長度系數(shù)方程式1/01()kirnnrRM (1)/2kiktnnRR21212128tan22140tanK KKKK K 半剛性框架穩(wěn)定問題半剛性框架穩(wěn)定問題當(dāng)柱遠(yuǎn)端全部采用剛接時，梁端半剛

5、性連接，推導(dǎo)的方程式類似于GB50017附錄D鋼框架穩(wěn)定分析和設(shè)計中應(yīng)充分考慮柱遠(yuǎn)端約束及不同層間柱的相互作用對框架穩(wěn)定的不利影響無無側(cè)移半剛性框架柱計算長度系數(shù)側(cè)移半剛性框架柱計算長度系數(shù)考慮剪切變形半剛性框架柱計算長度系數(shù)考慮剪切變形半剛性框架柱計算長度系數(shù)l考慮剪切變形考慮剪切變形無無側(cè)移半剛側(cè)移半剛性鋼框架柱計算長度系數(shù)性鋼框架柱計算長度系數(shù)柱計算長度系數(shù)表達(dá)式l考慮剪切變形考慮剪切變形有有側(cè)移半剛側(cè)移半剛接鋼框架柱計算長度系數(shù)接鋼框架柱計算長度系數(shù)柱計算長度系數(shù)表達(dá)式半剛性框架穩(wěn)定問題半剛性框架穩(wěn)定問題22221()cccck EIbGAl22221()cccck EIbGAl半剛性

6、框架穩(wěn)定問題半剛性框架穩(wěn)定問題通過分析得出，當(dāng)框架柱的長細(xì)比大于35時，可以忽略柱的剪切變形影響，而且目前通用的壓桿剛度方程忽略了桿件剪切變形的影響。但當(dāng)壓桿長細(xì)比較小且其剪切剛度也較小時，剪切變形對壓桿剛度的影響則不容忽略考慮剪切變形半剛性框架柱計算長度系數(shù)考慮剪切變形半剛性框架柱計算長度系數(shù)半剛性框架穩(wěn)定問題半剛性框架穩(wěn)定問題半剛性框架整體穩(wěn)定分析半剛性框架整體穩(wěn)定分析l 線彈性求解半剛性框架整體結(jié)構(gòu)屈曲荷載 l 有限單元法求解半剛性框架整體結(jié)構(gòu)屈曲荷載l 半剛性連接鋼框架的二階彈性穩(wěn)定分析半剛性框架穩(wěn)定問題半剛性框架穩(wěn)定問題線彈性求解半剛性框架整體結(jié)構(gòu)屈曲荷載線彈性求解半剛性框架整體結(jié)構(gòu)

7、屈曲荷載l整體結(jié)構(gòu)模型單層任意多跨框架結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定計算的解析模型l節(jié)點(diǎn)的彎矩轉(zhuǎn)角關(guān)系模型半剛性連接剛度割線值，采用彈簧模擬半剛性節(jié)點(diǎn)l分析理論 一階線彈性分析l臨界屈曲荷載屈曲荷載表達(dá)式為：其他柱頂荷載為：221122()crcrEIEIPHKH21,(11)iiPPin222,(11)iicriEIPinH半剛性框架穩(wěn)定問題半剛性框架穩(wěn)定問題單層多跨框架結(jié)構(gòu)的整體屈曲荷載受荷載分布特征、半剛性連接剛度、柱底的約束剛度及支撐單元所提供的水平彈性約束的影響很大，尤其是荷載分布特征對結(jié)構(gòu)屈曲荷載的影響不可忽視節(jié)點(diǎn)的半剛性連接特性對平面單層框架屈曲荷載的影響也有一個效應(yīng)區(qū)間，即當(dāng)連接剛度超出某區(qū)間時

8、，其變化不再對結(jié)構(gòu)的屈曲荷載產(chǎn)生影響線彈性求解半剛性框架整體結(jié)構(gòu)屈曲荷載線彈性求解半剛性框架整體結(jié)構(gòu)屈曲荷載半剛性框架穩(wěn)定問題半剛性框架穩(wěn)定問題有限單元法求解半剛性框架整體結(jié)構(gòu)屈曲荷載有限單元法求解半剛性框架整體結(jié)構(gòu)屈曲荷載l位移內(nèi)力關(guān)系式計算方法三次拋物線插值函數(shù)和能量法l臨界荷載計算方法有限單元法l分析理論 連接和構(gòu)件幾何二階非線性分析l臨界屈曲荷載屈曲荷載表達(dá)式為：1112212221111112266121264022551026024 422 21510306612612622225105102ppppppiiijjjppppFFFiiiHHHHHHFFHFir ir ir iiiH

9、FFFFiiiiHHHHHH111222102662 2222 410301015ppppiiijjjFHFFHFiiir ir ir iiHH半剛性框架穩(wěn)定問題半剛性框架穩(wěn)定問題分析得出鋼框架整體失穩(wěn)的屈曲荷載隨著半剛性連接的初始剛度減小而減小，并受梁柱剛度與半剛性節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動剛度比的影響，隨剛度比的增大而減小有限單元法求解半剛性框架整體結(jié)構(gòu)屈曲荷載有限單元法求解半剛性框架整體結(jié)構(gòu)屈曲荷載半剛性框架穩(wěn)定問題半剛性框架穩(wěn)定問題半剛性連接鋼框架的二階彈性穩(wěn)定分析半剛性連接鋼框架的二階彈性穩(wěn)定分析l整體結(jié)構(gòu)模型梁兩端附帶零長度轉(zhuǎn)動彈簧的通用半剛性連接梁單元模型l節(jié)點(diǎn)的彎矩轉(zhuǎn)角關(guān)系模型Kishi-Chen的三參數(shù)冪函數(shù)模型l分析理論 二階非線性分析l求解理論與過程假定材料始終彈性，考慮軸力對側(cè)移，對桿軸彎曲變形影響，采用修正Newton-Raphson荷載增量法求解非線性方程組半剛性框架穩(wěn)定問題半剛性框架穩(wěn)定問題考慮半剛性連接的影響，計算得到的穩(wěn)定臨界荷載明顯降低，連接的半剛性使結(jié)點(diǎn)的約束減弱，結(jié)構(gòu)的整體剛度降低更容易失穩(wěn)不考慮二階效應(yīng)的特征值屈曲和考慮二階效應(yīng)的非線性彈性屈曲相比，計算獲得的穩(wěn)定的臨界荷載有較大差異，前者針對分支點(diǎn)失穩(wěn)，是穩(wěn)定臨界荷載的上限，后者針對極值點(diǎn)失穩(wěn)。半剛性連接鋼框架的二階彈性