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【
《。
—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,。
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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
《
【 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
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? 一般来—。说,进行二阶弹》塑,性分析应符》合下列规《定,。
— 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G《B 50010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 50!。0,0,9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!
—
】。 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=γ】xWxf《Mcy?=γy?Wyf;按弹塑【性分析?截面板件宽》厚比等级符合—S2级要求时—Mcx=《WpxfM》cy=Wpyf
】
— 式中N构件的!轴力设计值》(N);
【
!。 A构件【的毛截面面积(mm!2);
】
, ? ? 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);?
:
:
,
】 W《px、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】(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(mm—),;
《。
,。
【 : δx0、【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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