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5.5 直接!分析设计法
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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
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【 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
】 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
《
《
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
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,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
《
》。 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
【。
【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》001?0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 500—09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S2【级要求时Mcx=】γxWxfMcy=!γyWy《。f;按弹塑性分析截!面板:。件宽厚比等级符【合S2级要求时M】cx=Wpxf【。Mcy=Wpyf】
》
式中【N构件?的轴力设计值(N)!;
《
! A构件的毛!截,面面积(mm—2);
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? ! Mx、My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(mm3)】;,
— 《 Wp】x、Wpy绕—着构件?x、y轴的毛截【面塑性模量(m【m3);
—
:
》 γ】x,、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(m】m,);
! 《 △xi】、,△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)】;
《。
》 ? δx、δ!y荷载作用》下构件?在x、y轴》方向:的变形值(》。mm);
】
!。 δ《。x0、δy0构件在!x、y轴方向的【初始:缺陷值(mm—)
?
?。
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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