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《钢结构框架体系整体非线性分析研究综述》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第31卷第2期同济大学学报Vol.31No.22003年2月JOURNALOFTONGJIUNIVERSITYFeb.2003钢结构框架体系整体非线性分析研究综述李国强,刘玉姝(同济大学建筑工程系,上海200092)摘要:全面介绍了钢结构框架体系非线性分析方法的研究现状及发展趋势,讨论了影响结构整体极限承载力的各种非线性因素及其考虑方法,为实现钢框架结构的高等设计提供了理论基础.关键词:钢框架;非线性分析;极限承载力中图分类号:TU393.2文献标识码:A文章编号:0253-374X(2003)02-0138-07StateofArtofNon-line
2、arAnalysisforIntegralSteelFramedSystemsLIGuo-qiang,LIUYu-shu(DepartmentofBuildingEngineering,TongjiUniversity,Shanghai200092,China)Abstract:Inthispaper,thepresentresearchsituationanddevelopmenttrendofnonlinearanalysisapproachforthedesignofsteelframesarepresented.Inaddition,thecon
3、siderationofnonlinearfactorsinfluencingtheglobalultimatecapacityofsteelframesisdiscussed.Theachievementsonnonlinearanalysishaveformedafoundationfortheadvanceddesignofsteelframes.Keywords:steelframes;nonlinearanalysis;ultimatecapacity[1~4]非线性分析方法是目前建筑钢结构理论研究的一个热点.非线性分析,即在结构分析中充分考虑
4、所有重要的非线性因素,从而可以对结构的实际失效模式进行综合而全面的评定,并直接获得结构的整体极限承载力.而进行非线性分析的目的,是为了将其应用到高等设计.这样,在结构设计中就可以摒弃构件计算长度和构件强度相关方程的概念,从根本上简化设计过程.正因为非线性分析方法对于钢结构分析[5]和设计的重要性,近年来钢结构的非线性分析研究在国内外得到广泛的重视,并在平面钢架、空间刚[6][7][8][1][2][9,10]架、空间桁架、变截面门式刚架、支撑与无支撑刚架、半刚性连接框架、受局部失稳影[11][12]响和横向弯扭失稳影响的钢框架研究方面取得了进展.在钢结构
5、整体非线性分析方面,最近10年国内外学者提出了一系列适用于钢结构框架体系非线性分[13,14][15]析的二阶非弹性分析模型,如精炼的塑性铰模型、名义荷载塑性铰模型、考虑塑性扩展的准塑性[16][17][18,19]铰模型、考虑构件板件局部失稳影响的伪塑性区模型以及塑性区模型等.而且有些文献专门[13,16,20~26][4,18~20][27~31]论述如何考虑塑性在截面上和杆长方向的扩展、残余应力、二阶效应、初始几何[4,18,32~35][6,32,33][27,28][36,37][17,20]缺陷、弯曲效应、荷载分布方式、加载历程、板件的局部屈
6、曲、弯扭失[6][38][22,39]稳、半刚性连接、节点域剪切变形等影响结构整体极限承载力的非线性因素.1现有分析方法综述现有的钢结构框架体系非线性分析常采用两类非弹性有限元模型,即扩展塑性模型(塑性区模型)和收稿日期:2002-03-22作者简介:李国强(1963-),男,湖南株州人,教授,工学博士,博士生导师.E-mail:gqli@mail.tongji.edu.cn第2期李国强,等:钢结构框架体系整体非线性分析研究综述139集中塑性模型(塑性铰模型).1.1塑性区模型(plasticzonemethod)在钢框架结构非弹性分析中采用的塑性区模型
7、常有以下两种:一种是基于塑性变形理论的三维壳单[40][3]元模型,另一种是基于梁柱理论,先将构件沿杆长离散为若干段,再将每一段的截面划分网格.后一种塑性区模型包含两部分内容,一部分是标准的有限元方法,包括推导单元的控制微分方程和建立以节点位移为未知量的方程求解方法.一个单元可沿其长度按Gauss积分的原则细分单元而得到更为精确的单元刚度矩阵.另一部分是单元的截面分析.截面在划分网格后,可以精细地考虑各种残余应力分布模式.截面内力可以由比较简单的积分方法,如Simpson积分得到.这样,就可通过对截面网格点的应力应变进行分析和根据截面内力平衡条件,以及沿
8、杆长积分得到构件的弹塑性刚度矩阵.第一种塑性区模型可同时考虑正应力和剪应力对塑性
