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5.5 !直接分析《设计法
《。
5.!5.1 》当采用直接分析设计!法时可以直接建【立带有初始》几何缺陷的结构【和构件?单元模型《也可以用等效荷载来!替代在直《接,分析:设,计法中应能充分考】虑各种对结》。构刚度有《贡献的因素》如,初始缺陷、二—。阶效应、材料—弹,塑,性、节?点半:刚性:。等以便能准确预【测结:。构行为
】
采—用直接分析设计法】。时分析和设计阶段是!不可分割的两者既有!同时进行《的部分(如初始【。缺陷应在分析的时候!引,。入)也有分开的【部分(?如分析得《到应力状态》再采用设计准—则判断是《否塑性?)两者在非》线性迭?代中:不断进行修正、相】。互影:响直至达《到设计荷载水平【下的平?衡为:止这也是直》接分:析法区别于一般【非线性分析方法【之处传?统的:非线性强调》了分:析却忽略了设计上】的很多要求》因,而其结果是不可以“!直接”作为设计依】据,的
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由于直】接分析设计法—已经在?分析过程中考虑了】一阶弹性设计中计算!长度所要考虑—的因素故不再—需要进行基于—计算长?度的稳定性验—算了
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—对于一些特殊荷载】下的结构分析比如】连续倒塌分析、抗】火分析等因》涉,。及几何非《线性、材《料非线性、全过【程弹塑?性分:析采用?。一阶弹性分析或者】二阶:P-△弹性分析并】不能得到正确的内】力结:果应采用直接—分析设计法》。进,行,结构分析和设—。计
! 直接《分析设计法》作为一种全过程的】非线性分析》方法不?。允许进行荷载效【应的迭加而应—采用荷载组合—进行非线《性求解
!5.5.2 二阶!。P-△-δ弹性分】析是直?接分析法的一—种特例也是常用的一!种分析手《段该方?。法不考虑材料非【。线性只?考虑几何非线性以】第一塑性铰为准则】不,允许进行内力重分布!
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》5.5.3 — 二阶弹塑性—分,析作为一种》设,计工具虽然在—学术界和工程界仍】有争议但世界—各,。主流:规范均将其纳—入规范?以,便适应各种需要考】虑材料弹塑性发展】的情况
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, 工程界【常,采用一?维梁:柱单元来进行—弹塑性?分析二维的板壳元和!三维:的实体?元因:。涉及大量计算一【般,。仅在学术界》中,采用塑性铰法和塑性!区法是基于梁柱单】元的两种常用的考】虑材料非《线性的方法
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》。本条规定针对给【定的设计《目,标二阶弹《塑性分?析可生成多个塑性铰!直至达到设》计荷载水平为止
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对!。结构:进行二阶弹塑性分析!由,材料和截《面确定的弯矩-曲率!关系、节点的半刚】性直接影响计—算结果同时分析结果!的可:靠性有时依赖—于结构的破》坏模式?不同破坏模式适用】的,。非线:性,。分析增量-迭代策略!可能不一《样另外?由于可靠《度不同正常荷—载工况?下的设计《和,非正:常荷载工况》下的设计(如抗倒】塌分析或《罕遇地震作用—。下的设计等)对构】件,极限状态的要求不】同
》。
》 一般来说进行二】。阶弹塑性分析应符】合下列规定
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1 !除非有充分依据证】明一根构件》能可靠?地由一个单元—所模拟(如只受拉支!撑)一般《构,件划分单元数不【宜小于4构》。件的几何缺》陷和残余应力应【能在所划分的单【元里考?虑到
】 2 钢材!的应力-应变曲【线为理想弹》塑,性,混凝土的应力-应】。变曲线可《按现行国家》标准混凝土结—构设计?规范GB《 5:0010的要—求,采用
! 3 》 工字?形(H形《)截面柱与钢梁【刚接时应有足够【。的措施防止》节点:域,的变形否则应—在结构整体分析【。。时予:以考虑
《。
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》。4 当《工字形(H形)【截面构件缺少翘曲】扭,转约束时应在结构】整,体分析时予以考虑】。
— 5 可按!现行国家标准建筑结!。构荷载?。规范GB 5000!9的规?定考虑?活荷载折减抗—。震设计的结构采用重!力荷:载代表?值后不得进行活荷载!折减
《。
6! 应?输出下?列,计算:结果:。。。以验证是《否符合设计要求
】
》 ? 1)荷】载标准组合的—效应:设计值作《用下的挠度》和,侧移;
【
— 2)—各塑性铰的曲率;
!
?
,
【 3)没有—出,现塑性变形的—部位应输出应力【比,
5【.5.7《。 直接分析设计法!是一种全过程二【阶非线性弹》塑性分析设计方法】可以全?面考虑结构和构【件的初始缺陷、几何!非线性、材料非线性!等对:结构和构件内—力,的影响其分析设计】过程可用式(8)来!表达用直接分析【设计法?求得的构件的—内力可以直接作为】校核构件的依据【进行如下的截面验】算即可
【
《
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? 直接分析法不!。考虑材料弹》塑性发展或》按弹塑性分析截面】板件宽厚《比等级?不符合?S,2,级要:求时Mcx=γxW!xfMcy=γyW!yf;按弹塑性【分析截面板》件,宽厚比等《级符合S2级要【求时Mcx=—Wpx?fMc?y,=W:pyf
【
式中】N构件的轴力设计】值(N);
!
! ?A构件的毛截面面】积(mm2)—;
—
【 ? Mx、M》y绕着构件x、y】轴的一阶弯矩承载】力,设,计值(N·》mm);
!
: !Wx、Wy绕着【构件x、y轴的【毛截面模量(mm】3);?
! : 》Wpx、《Wpy绕着构件x、!y轴的毛截面塑【性模量(mm3)】;
! 【 γx、γy截【面塑性发展系数;】
【 !△x、△y》由于结?构在荷载作用下的变!形所:产生的构《件两端相对》位,移值(mm)—;,
【 ? : △x—i,、△yi《由,于结:构的整体初》始几何缺陷所产生的!。构件两端《相对位移值(mm)!;
【 【 δ《x、δy荷载作【用下构件在x、y轴!方向的变形值(m】m);?
【。 !δx0、《δ,。y0构件在x—、y:轴方向的初始缺【陷值(?m,m)
—
值【得注意的是上式【截面的N《-M:相关:公式是?相对保守的》当有足够《资料证明时可采用】更为精确的》N-:M相关公式进行验】算
【5.5.《8 本条》对采用塑性》铰,法进行直接分析【设计做了补充要【求因塑生铰法—一般只?将塑:性集中在《构件两端而假—定构件?的中段保持弹性【当轴力较《大,时通常高估其刚【度为考虑该效应故】需折减其《刚度:
5.】5.9? 本条对采用【塑性:区法:进行直接分》析设:计给出?了一种?开放性的《方案一方《面,可以精确计算出结】构,响应另一方面也【为新材料、新—截面类型《的,应,。用创造了条》件
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