钢框架稳定论文

合集下载

浅析钢结构设计的稳定性

浅析钢结构设计的稳定性

浅析钢结构设计的稳定性摘要:在建筑工程中,钢结构应用非常广泛。

如何保证钢结构设计的稳定性,是建筑设计中面临的重要议题。

本文主要探讨了钢结构设计稳定性的概念、原则、分析方法、问题、经验等等。

Abstract: in the construction engineering, the steel structure is used extensively. How to ensure the stability of the steel structure design, architectural design is faced with in the important issue. This paper mainly discussed the steel structure design concept, principle, stability analysis methods, problems, experience, and so on.关键词:钢结构稳定性分析方法Keywords: steel structure, stability, analysis method引言钢结构与传统的钢筋混凝土相比,有着很多优势,因而在建筑工程中发挥着不可替代的作用。

然而,钢结构的稳定性问题也一直困扰着建筑行业。

分析解决钢结构的稳定性问题,成为研究学者们的重要任务。

本文并就这些问题进行了一些探讨。

一、钢结构稳定性的概念以及稳定与强度的区别钢结构的稳定问题是指结构在外界扰动下能否恢复到初始平衡状态。

钢结构失稳就是结构或构件从初始平衡位置移至另一平衡位置。

钢结构强度不够或失稳都会造成结构破坏,但是强度与稳定的概念并不相同。

钢结构的强度是一个应力问题,指结构或者单个构件在稳定平衡状态下由荷载引起的最大应力(或内力)是否超过建筑材料的极限强度。

钢材以其屈服点作为极限强度。

而稳定是一个变形问题,构件所受外部荷载与结构内部抵抗力间是不稳定的,关键是找出这一不稳定的平衡状态,避免变形急剧增长而发生失稳破坏。

论建筑钢结构的稳定性设计优化

论建筑钢结构的稳定性设计优化

论建筑钢结构的稳定性设计优化摘要:随着社会主义经济体制制度的不断完善,人们的生活水平发生了翻天覆地的变化。

伴随着房地产行业的不断发展,工业建筑应用钢的需求量也越来越大。

近年来关于建筑钢的稳定结构设计优化的讨论也越来越多,本文结合个人多年工作经验,分析了钢结构的特性以及在建筑工程上面的应用情况,从其稳定结构的设计优化的角度展开探讨,希望能够起到抛砖引玉的作用。

关键字:建筑钢;稳定;结构钢结构在建筑工程当中应用的范围十分广泛,究其原因在于其拥有自重轻,高强度和工业化强度高的特点。

自从国家将轻型钢结构住宅建筑通用体系的开发和应用列入到国家重点技术创新项目以来,建筑钢结构的发展取得了一定的成效。

然而近年来由于地震等自然灾害的频繁发生,钢结构失去稳定而造成的事故也越来越多,对社会主义的经济建设造成了严重的危害,因此关于建筑钢的稳定结构设计越来越受到人们的关注。

本文结合个人多年实践工作经验,就建筑钢的稳定结构设计优化展开探讨,希望能够引起广大学者的关注。

一、建筑钢结构(一)钢结构的材料优势钢结构主要是运用钢板、热轧型钢等为主要材料经过加工制造形成的建筑结构,与混凝土等材料的结构相比,拥有无可比拟的优势,主要体现在以下几个方面。

首先,建筑钢拥有很高的强度,无论是塑性还是韧性都是其他材料结构无法比拟的。

高强度能够让钢材承受较大的载荷,对于动力的变化拥有较强的适应性,不会因为由于载荷过重等等客观因素而突然断裂。

除此之外钢结构还拥有很强的吸收能量的能力和延展性,这个特点能够帮助建筑起到良好的抗震作用。

其次,钢材的内部组织分布的十分均匀,并且存在着各向同性的特点,在一定的应力强度下,钢材结构的反映是百分之百弹性的,再加上其在冶炼和轧制的过程当中材料本身的受感染和波动的范围比较小,因此从受力分析以及工程力学的计算结构上面来看,能够有效的提升设计施工的精准程度。

最后由于钢结构主要是运用钢板、热轧型钢等等材料制造出来的,无论是成才材料本身还是用以加工的材料而言,结构的比较坚硬单纯,因此从生产制造的角度比较简单。

建筑工程中钢结构设计的稳定性原则及设计探讨3篇

建筑工程中钢结构设计的稳定性原则及设计探讨3篇

建筑工程中钢结构设计的稳定性原则及设计探讨3篇建筑工程中钢结构设计的稳定性原则及设计探讨1建筑工程中钢结构设计的稳定性原则及设计探讨近年来,钢结构作为一种新型建筑构造材料,其在建筑工程中的应用越来越广泛。

钢结构的优良性能在保证建筑质量和施工效率的同时,还大大增强了建筑的美观性和安全性。

然而,钢结构设计中存在着一种非常日益突出的问题——稳定性问题。

本文将就建筑工程中钢结构设计的稳定性原则及设计探讨进行详细探讨。

一、钢结构设计的稳定性原则(一)整体稳定性原则整体稳定性原则是指钢结构在各种荷载作用下,其整个结构要能保持相对稳定,避免出现龙卷风、震动等不稳定现象。

一般来说,整体稳定性可以通过增加抗弯刚度和抗扭刚度来保证,从而使建筑的结构稳固牢靠。

(二)构配件稳定性原则构配件稳定性原则是指在钢结构设计中,各种构件的强度和稳定性要充分考虑,避免出现局部失稳等问题。

因此,必须保证构配件在承受极限荷载时,具有良好的抗弯、抗剪、抗压、抗扭等性能,同时对悬挂式构件进行充分支撑,使其能够避免出现扭曲、侧翻等倾斜现象。

(三)局部稳定性原则局部稳定性原则是指在钢结构设计中,必须充分考虑各个支座、连接件等局部节点的稳定性,避免出现节点扭曲破坏、支座变形、连接件塑性变形等问题。

为此,必须充分考虑节点和连接件的刚度和强度,以保证整个结构的安全和稳定性。

二、钢结构设计的设计探讨(一)钢材的选用在钢结构设计中,钢材的选用是很重要的一步,因为钢材的力学性能将直接影响到结构的强度和稳定性。

因此,设计人员应在具体工程中充分考虑材料的强度、韧性、抗腐蚀性能等因素,合理选用材料,以确保结构的安全性。

(二)结构的布局在钢结构设计中,结构的布局也是一个非常重要的环节。

设计人员应该根据具体工程的要求和实际情况,选择适当的结构形式和布局方式。

在整个设计过程中,应当注意保证结构的合理分布和承重能力的均衡,以确保结构的稳定性和安全性。

(三)节点连接的设计在钢结构设计中,节点连接的设计也是非常关键的。

钢结构稳定论文

钢结构稳定论文

钢结构稳定理论稳定性是钢结构的一个突出问题, 在各类钢结构的设计中, 都会遇到稳定问题, 稳定设计是钢结构设计的重要组成部分。

钢结构的稳定设计按照设计规范的要求, 可进行合理的选材、正确的内力分析、完备的稳定验算和可靠的构造保证等。

其实正确理解和应用钢结构稳定的基本概念、研究对象、稳定类型以及分析方法等对钢结构的稳定设计也是非常重要的。

将这些内容称为概念设计, 并进行论述, 以利于钢结构的稳定设计。

1 稳定的基本概念1. 1 对稳定概念的理解由于稳定问题是要找出作用与结构内部抵抗力之间的不稳定平衡状态, 即变形开始急剧增长的状态, 从而设法避免进入该状态, 所以它是一个变形问题。

要理解稳定是一个刚度问题, 就必须清楚强度、刚度和稳定的概念。

强度表示结构中的材料或截面能够承受的最大应力或最大内力; 刚度表示抵抗变形的能力; 失稳表示结构不再能够以原来的平衡形式继续承受附加的荷载。

在临界状态, 如果构件上的荷载哪怕有微小的增加, 平衡的性质就会发生转变, 即失稳, 甚至平衡的形状都会发生变化, 即屈曲。

强度代表了截面的极限状态, 即截面的刚度达到了零, 表现为内力不增加, 变形可以增加很大。

一个超静定结构, 如果某个截面形成塑性铰, 结构还有继续承受附加荷载的能力, 直至结构中形成足够多的塑性铰, 结构变成了机构, 结构才达到了强度极限状态, 此时结构或构件的刚度也达到了为零的状态。

失稳也代表了结构或构件的极限状态, 即结构不再继续承受荷载、抵抗进一步变形的能力, 刚度达到了零。

所以稳定是一个刚度问题。

实际上, 结构是分层次的, 刚度也是分层次的,每一层次结构都会发生失稳现象。

在材料层次上,应力- 应变曲线上切线模量为零的点表示金属内部晶体结构不再能够保持原状, 通过滑移达到新的状态, 这代表微观状态的失稳, 所以材料层次的失稳是强度问题。

而结构或构件层次上的失稳表示结构或构件不再能够承受附加的荷载, 代表了结构或构件的刚度为零。

钢框架稳定论文

钢框架稳定论文

摘要随着我国国民经济的发展,钢框架结构得到了越来越广泛的应用。

对于高层钢结构,本文主要指高层钢框架结构的稳定性,应从框架的整体稳定方面入手进行分析,然而现行的设计方法是计算长度系数法即通过控制框架柱的稳定性来间接控制钢框架的稳定性。

为了考虑变形对内力的影响,我国新的《钢结构设计规范》(GB50017-2003)对钢框架结构的内力分析进行了修正。

该规范第一次提出对系数η>0.1的钢框架结构进行二阶弹性分析,并建议在二阶弹性分析时,应在每层柱顶施加附加的假想水平荷载,考虑结构和杆件的各种缺陷对内力的影响。

本文对理想钢框架的极限承载力和变形进行了理论分析简单的概述,并详细介绍了钢框架稳定和设计方法,包括钢框架结构的弹性和弹塑性阶段出的计算方法。

关键词:钢框架,稳定,弹性分析,弹塑性分析,非线性分析目录摘要 (1)1.钢框架基本概念 (4)1.1 有侧移刚架和无侧移刚架的概念 (4)1.2 侧向柔性结构和侧向刚性结构 (5)1.3 有侧移失稳和无侧移失稳的判断 (5)2.钢框架稳定分析和设计方法 (6)2.1 钢框架承载力弹性分析 (6)2.1.1 一阶弹性分析和二阶弹性分析 (6)2.1.2 现行规范推荐的计算方法 (8)2.1.3 现行规范推荐的近似二阶分析 (11)2.2钢框架承载力弹塑性分析 (13)2.2.1最简单框架的承载力 (13)2.2.2 实用二阶弹塑性分析方法……………………………………………1错误!未定义书签。

3.高层钢结构整体稳定非线性分析的国内外研究现状 (18)3.1现在主要分析方法综述 (18)3.2 影响钢结构稳定性的因素 (19)3.3现有研究方法存在的问题及研究方法 (20)4.钢结构发展研究展望 (20)小组总结 (21)参考文献 (22)钢框架的稳定研究高层钢框架结构具有很多优越性,主要有以下几个方面[1]:钢结构自重轻;钢结构材料强度高;钢结构施工速度快;高层建筑管道很多,如果采钢结构,可以在梁上开孔用以穿越管道;在梁高相同的情况下,钢结构的开间可以比混凝土结构的开间大50%,从而可使建筑布置灵活;钢结构的延性比钢筋混凝土结构好;由于钢结构比混凝土结构重量轻,更易采用TMD、TLD等结构振动控制措施,提高结构的抗风、抗震能力:钢结构由于在工厂加工制作,所以精度高、质量有保证,与混凝土结构现场施工相比,更易符合结构设计要求;高层建筑在建造过程中,由于业主要求的变化,变更设计经常发生,采用钢结构则较易配合结构设计要求;钢结构为干式施工,可避免混凝土湿式施工所造成的环境污染;混凝土结构建筑拆除后,混凝土不能再使用,只能当作废料处理而影响环境。

建筑钢结构稳定设计[论文]

建筑钢结构稳定设计[论文]

试论建筑钢结构的稳定设计摘要随着建筑类经济快速的发展,工业建筑应用钢结构的越来越多。

防止结构失稳,是钢结构设计中应充分注意的问题。

本文阐述了钢结构的特性及在建筑上的应用,并对其稳定性的设计进行分析,根据设计经验进行总结,为后续设计施工提供技术支持。

关键词刚结构稳定性设计中图分类号:s611 文献标识码:a工业建筑钢结构的稳定问题在设计中,设计人员应该注重结构构件的稳定性能,以免在设计过程中发生不必要的失稳损失;其次,随着新型结构的出现,设计人员对其性能认识的不足,从而导致构件的失稳,就这个问题阐述了新型结构现存的问题,并且针对问题论述了产生的原因。

1建筑钢结构的稳定性设计钢结构的稳定性设计、在各种类型的钢结构中,由于结构失稳造成的伤亡事故时有发生、为了更好地保证钢结构稳定设计中构件不失稳定,保证工程质量及使用安全,有必要对钢结构的稳定性设计进行详细探讨。

1.1钢结构稳定性的概念钢结构强度小或失稳都会造成结构破坏,但是强度与稳定的概念并不相同、钢结构的强度是一个应力问题,指结构或者单个构件在稳定平衡状态下由荷载引起的最大应力(或内力)是否超过建筑材料的极限强度、钢材以其屈服点作为极限强度、而稳定是一个变形问题,构件所受外部荷载与结构内部抵抗力间是不稳定的,关键是找出这一不稳定的平衡状态,避免变形急剧增长而发生失稳破坏。

1.2钢结构稳定性设计要点(1)钢结构布置必须从体系和各组成部分的稳定性要求整体考虑,目前钢结构大多是按照平面体系进行设计,如桁架和框架、保证平面结构不出现平面外失稳,要求平面结构构件的平面稳定计算需与结构布置相一致,如增加必要的支撑构件等。

(2)实用计算方法所依据的简图与结构计算简图保持一致,中层或多层框架结构设计框架稳定分析通常是省略的,只进行框架柱的稳定计算,由于框架各柱的杆件稳定计算的常用力法、稳定参数等是依据一定的简化典型情况或假设者得出的,因此设计者要能保证所有的条件符合假设时才能应用。

《钢结构稳定理论》结课论文

《钢结构稳定理论》结课论文

1111111111学院《钢结构稳定理论》课程论文论文题目:钢结构稳定性问题概述任课教师:111姓名:111专业:111学号:钢结构稳定性问题概述摘要:本文阐述了钢结构稳定设计的基本概念,包括钢结构失稳的类型、钢结构稳定计算的影响因素、稳定与强度的区别、稳定设计的原则和稳定设计的特点,提出了钢结构体系稳定性研究中存在的问题,以便于帮助设计人员更好地完成钢结构的稳定设计。

关键词:钢结构;钢结构稳定;钢结构设计;失稳1.概述与传统的钢筋混凝土结构相比,钢结构具有减少工程成本、提高抗震强度、节省空间等优点。

高强度钢材的使用,施工技术的发展以及电子计算机的应用使钢结构体系的发展和广泛应用成为可能。

钢结构日益发展的同时钢结构设计存在的问题也日益增多,稳定性是一个突出问题。

现代工程史上不乏因失稳而造成的钢结构事故,其中影响最大的是1907年加拿大魁北克一座大桥在施工中破坏,9000吨钢结构全部坠入河中,桥上施工的人员75人遇难。

破坏是由于悬臂的受压下弦失稳造成的。

而美国哈特福特城的体育馆网架结构,平面92m×110m,突然于1978年破坏而落地,破坏起因可能是压杆屈曲。

以及1988年加拿大一停车场的屋盖结构塌落,1985年土耳其某体育场看台屋盖塌落,这两次事故都和没有设置适当的支撑有关。

在我国1988年也曾发生l3.2×l7.99m网架因腹杆稳定位不足而在施工过程中塌落的事故。

从上可以看出,钢结构中的稳定问题是钢结构设计中以待解决的主要问题,一旦出现了钢结构的失稳事故,不但对经济造成严重的损失,而且会造成人员的伤亡,所以我们在钢结构设计中,一定要把握好这一关。

本文提出了设计中应该掌握的一些钢结构稳定的基本概念,以及钢结构稳定性研究中存在的问题。

2.钢结构稳定设计的基本概念2.1 钢结构失稳的类型2.1.1 第一类失稳,也叫平衡分岔失稳,构件会在同一荷载点出现平衡分岔现象。

根据构件在屈曲后的荷载—挠度曲线变化的不同,平衡分岔失稳又可以分为稳定分岔失稳和不稳定分岔失稳。

钢筋混凝土框架结构体系中的稳定性分析研究

钢筋混凝土框架结构体系中的稳定性分析研究

钢筋混凝土框架结构体系中的稳定性分析研究一、背景介绍钢筋混凝土框架结构体系是建筑结构中常见的一种结构形式。

该结构体系由柱、梁、地基等构件组成,具有承重能力强、刚度大、耐久性好等优点。

然而,在实际应用中,该结构体系容易发生稳定性问题,如失稳、屈曲等现象,严重影响建筑结构的安全性和使用性。

因此,对钢筋混凝土框架结构体系的稳定性进行研究具有重要的现实意义。

二、稳定性分析的基本原理稳定性是指结构在受到作用力后,不发生倾覆、屈曲等失稳现象的能力。

钢筋混凝土框架结构体系的稳定性与其材料性质、结构形式、荷载等因素密切相关。

稳定性分析的基本原理是应用力学知识,通过计算结构的稳定系数、屈曲荷载等参数,判断结构是否具有稳定性。

三、稳定性分析的方法稳定性分析的方法包括理论分析和试验研究两种途径。

1. 理论分析理论分析是指通过数学模型和计算方法,对钢筋混凝土框架结构体系的稳定性进行预测和评估。

常用的理论分析方法包括有限元法、弹性稳定理论、塑性稳定理论等。

其中,有限元法是一种较为常用的方法,它能够模拟结构的实际受力情况,对结构的稳定性进行分析。

2. 试验研究试验研究是指通过实验手段,对钢筋混凝土框架结构体系的稳定性进行检验和验证。

常用的试验方法包括压力试验、弯曲试验、抗剪试验等。

试验研究不仅能够验证理论分析的结果,还能够获取实际结构的稳定系数、屈曲荷载等参数,为结构设计提供参考依据。

四、稳定性分析的关键因素稳定性分析的关键因素包括结构形式、荷载类型、材料性质等。

1. 结构形式钢筋混凝土框架结构体系的稳定性与其结构形式密切相关。

在相同荷载作用下,不同结构形式的稳定系数和屈曲荷载差异较大。

因此,在进行稳定性分析时,应考虑结构形式对稳定性的影响。

2. 荷载类型荷载类型是指结构所受的外力类型,包括静力荷载、动力荷载等。

不同荷载类型对结构的稳定性影响不同,因此,在进行稳定性分析时,应考虑荷载类型对稳定性的影响。

3. 材料性质材料性质是指结构所使用的材料的力学性质,包括强度、刚度、韧性等。

钢结构稳定设计论文

钢结构稳定设计论文

浅析钢结构稳定设计简介:钢结构的稳定性能是决定其承载力的一个重要因素,因此论文对钢结构稳定设计提出了在设计过程中设计人员应该明确知道的一些基本概念,以便帮助设计人员在设计中树立正确而完整的稳定分析和稳定设计的理念;随着新型结构不断地出现,在应用过程中,对其性能不够了解、设计经验有缺陷,导致发生失稳事故,因此论文介绍了钢结构设计中可能遇到的稳定问题,以便设计人员在钢结构设计过程中参考。

关键字:钢结构结构稳定失稳结构设计introduction: the steel structure of the performance is stable to determine the bearing capacity of the one of the important factors, so papers on steel structure stability design and puts forward in the design process design personnel should be clearly know some basic concepts, to help designers in the design to set up correct and complete stability analysis and stability design idea; with the new structure keep popping up, in the application process, its performance don’t know enough about, design experience with a defect, causing instability accident, so this paper introduces steel structure design may be met in stability issues, so as to design personnel in the steel structure design process reference.key word: steel structure stability instability structure design中图分类号:tu391文献标识码:a 文章编号:1、引言钢结构的稳定问题普遍存在于钢结构设计中,凡是结构的受压部位,在设计时都必须认真考虑其稳定性。

钢结构设计中稳定性分析论文

钢结构设计中稳定性分析论文

钢结构设计中稳定性分析探讨摘要:钢结构是用钢材经过加工、连接、安装而建成的一种工程结构,它需要承受各种可能的自然环境和人为环境作用,并应满足各种预定功能要求和具有足够的可靠性及良好的社会经济效益。

在钢结构设计中,稳定是较为重要的一个环节,本文分析了钢结构稳定设计应遵循的原则以及钢结构稳定设计特点,并提出钢结构稳定性设计的计算方法。

关键词:钢结构设计稳定性1 钢结构稳定设计存在问题分析(1)强度与稳定的区别。

强度问题是指结构或者单个构件在稳定平衡状态下由荷载所引起地最大应力(或内力)是否超过建筑材料的极限强度,因此是一个应力问题。

极限强度的取值取决于材料的特性。

对混凝土等脆性材料,可取它的最大强度,对钢材则常取它的屈服点。

稳定问题则与强度问题不同,它主要是找出外荷载与结构内部抵抗力间的不稳定平衡状态,即变形开始急剧增长的状态。

从而设法避免进入该状态,因此,它是一个变形问题。

如轴压柱,由于失稳,侧向挠度使柱中增加数量很大的弯矩,因而柱子的破坏荷载可以远远低于它的轴压强度。

显然,轴压强度不是柱子破坏的主要原因。

(2)目前在网壳结构稳定性的研究中,梁一柱单元理论已成为主要的研究工具。

但梁一柱单元是否能真实反映网壳结构的受力状态还很难说,虽然有学者对梁一柱单元进行过修正,主要问题在于如何反映轴力和弯矩的耦合效应。

(3)在大跨度结构设计中整体稳定与局部稳定的相互关系也是一个值得探讨的问题。

目前大跨度结构设计中取一个统一的稳定安全系数,未反映整体稳定与局部稳定的关联性。

(4)预张拉结构体系的稳定设计理论还很不完善。

目前还没有一个完整合理的理论体系来分析预张拉结构体系的稳定性。

(5)钢结构体系的稳定性研究中存在许多随机因素的影响。

目前结构随机影响分析所处理的问题大部分局限于确定的结构参数、随机荷载输入这样一个格局范围,而在实际工程中,由于结构参数的不确定性,会引起结构响应的显著差异。

所以应着眼于考虑随机参数的结构极值失稳、干扰型屈曲、跳跃型失稳问题的研究。

钢结构设计中稳定性问题探讨

钢结构设计中稳定性问题探讨

钢结构设计中稳定性问题探讨摘要:现阶段我国社会经济发展日新月异,城市化进程飞速发展,直接带动动着我国建筑工程行业呈现出繁荣迅猛的发展势头。

在建筑工程行业的规模和数量持续增长的同时,人们对建筑物的质量和安全问题就会格外关注和重视,结构设计师要充分考虑到这方面的问题。

对于钢结构建筑的稳定性设计,一直都是钢结构设计中核心的特征问题之一,需要在设计阶段就将生产制造、运输和起吊安装等各方面因素统筹考虑,尽量做到设计方案全面而清晰。

设计方案的优劣,会直接影响到整个建筑工程自身的社会效益和经济效益,甚至还会同人民的生命和财产安全直接挂钩,其责任非常重大,任务十分艰巨。

因此,相关的工程技术人员需要持续探索和努力研究钢结构的稳定性问题,最大程度地保证所设计的钢结构建筑安全可靠,经济合理,为人们提供健康舒适的工作和生活环境。

关键词:建筑工程;钢结构设计;稳定性;注意事项引言钢结构建筑具有多样性和复杂性特点,其稳定性问题主要依赖钢结构设计环节解决或提供解决方案,即钢结构稳定性设计部分,开展该部分设计工作时需要从整体和局部两部分进行重点分析,即钢结构体系的稳定性设计和钢构件的稳定性设计。

钢结构的稳定性能是决定其极限承载能力的关键指标,分为概念设计阶段和计算设计阶段。

通过对稳定性理论的正确掌握和清析认识,并选择合适的分析方法进行数值计算,以确保钢结构体系或钢构件不会在承载力远小于其极限承载力的情况下不会发生失稳破坏。

1钢结构稳定性问题的特点1.1多样性特点在钢结构建筑设计过程中,稳定性问题广泛存在着,钢结构的失稳形式也多种多样。

如轴心受压构件最常见的是弯曲失稳,但还可能发生扭转失稳和弯扭失稳同时存在的情形。

受力板件的屈曲失稳、桁架和框架等的局部或整体失稳等。

1.2整体性特点一个完整的钢结构建筑是由许多根杆件、连接件、地基基础和围护结构等共同组成的,各组成部分之间相互关联相互作用。

例如,杆件之间通过刚性连接件连接成一个结构体系,若其中一根杆件发生失稳变形,和它相连的杆件会发生协同变形,并对此杆件产生一定的约束作用。

某办公楼钢筋混凝土框架结构设计土木毕业论文

某办公楼钢筋混凝土框架结构设计土木毕业论文

某办公楼钢筋混凝土框架结构设计土木毕业论文钢筋混凝土框架结构是一种常用的建筑结构形式,它具有稳定性好、承载能力高、抗震性能强等优点,在现代建筑中得到了广泛的应用。

本文将对办公楼的钢筋混凝土框架结构设计进行详细讨论。

首先,我们需要确定办公楼的结构类型。

根据建筑的功能和荷载特点,我们选择了多层框架结构。

考虑到地震的影响,我们采用了抗震设防烈度为7度的设计标准。

根据办公楼的用途和所在地的气候条件,我们将建筑的设计使用寿命定为50年。

框架结构的设计首先需要确定结构的布局和尺寸。

我们采用了梁柱式布局,梁柱的尺寸根据结构力学计算和规范要求进行设计。

为了确保结构的承载能力和稳定性,梁柱的尺寸应满足以下要求:梁柱的截面面积要足够大,以满足构件的强度和刚度要求;梁柱的高宽比应适当,以保证结构的稳定性;梁柱的布置要合理,以便于梁柱之间的荷载传递和纵向连接。

接下来,我们需要确定楼板的设计。

楼板是承受楼层荷载和活载的主要构件,因此其设计要考虑荷载、强度和刚度等因素。

我们选择了预应力混凝土楼板作为楼层结构,以提高楼板的承载能力和抗裂性能。

根据结构力学计算和规范要求,我们确定了楼板的厚度和预应力钢束的布置。

除了框架结构和楼板设计,我们还需要对办公楼的节点进行设计。

节点是框架结构中的关键部位,它们承受着梁柱的力和转矩,并传递到其他构件中。

节点的设计要考虑结构的强度、刚度和可施工性。

我们选用了现浇节点设计,通过加强节点的剪力承载能力和连接性能,提高结构的整体稳定性。

最后,我们需要进行结构的静力弹性分析和动力弹性分析,以验证结构的安全性和可靠性。

在静力弹性分析中,我们考虑了重力荷载、风荷载、地震荷载等因素;在动力弹性分析中,我们计算了结构的固有周期和最大位移等参数。

分析结果表明,该结构在设计使用寿命内能够满足安全要求。

综上所述,本文详细介绍了办公楼的钢筋混凝土框架结构设计。

通过合理的布局和尺寸设计、预应力混凝土楼板的应用、现浇节点的设计以及静力弹性分析和动力弹性分析等步骤,我们确保了该结构的安全性和可靠性。

钢结构稳定性设计

钢结构稳定性设计

钢结构稳定性设计在现代建筑领域,钢结构因其高强度、轻质、施工便捷等优点,被广泛应用于各类建筑和结构中。

然而,钢结构的稳定性设计是确保其安全可靠的关键环节。

如果钢结构的稳定性得不到充分保障,可能会导致结构的失效甚至坍塌,造成严重的人员伤亡和财产损失。

因此,深入理解和掌握钢结构稳定性设计的原理和方法至关重要。

钢结构稳定性问题的本质是结构在受到外部荷载作用时,保持其原有平衡状态的能力。

这与结构的几何形状、材料特性、连接方式以及荷载的分布等多种因素密切相关。

从几何形状来看,钢结构的长细比是影响稳定性的一个重要因素。

长细比越大,结构越容易发生弯曲失稳。

例如,细长的柱子在受压时,可能会因为侧向弯曲而失去承载能力,而短粗的柱子则相对更稳定。

此外,结构的支撑条件也会对稳定性产生显著影响。

有足够侧向支撑的钢梁可以有效地抵抗弯曲变形,而没有支撑的梁则容易发生侧向失稳。

材料特性也是不容忽视的因素。

钢材的强度和弹性模量决定了结构的承载能力和变形特性。

在稳定性设计中,需要考虑钢材的屈服强度、极限强度以及其在不同应力状态下的性能变化。

同时,钢材的缺陷和残余应力也可能会削弱结构的稳定性。

连接方式在钢结构稳定性中起着关键作用。

焊接、螺栓连接等不同的连接方式会影响结构的整体性和传力路径。

如果连接部位存在缺陷或者连接强度不足,可能会导致局部失稳,进而影响整个结构的稳定性。

荷载的分布和作用方式同样会影响钢结构的稳定性。

集中荷载与分布荷载、静力荷载与动力荷载等不同的荷载类型对结构的稳定性要求也各不相同。

例如,动力荷载会引起结构的振动,增加了失稳的风险。

在进行钢结构稳定性设计时,需要遵循一系列的设计原则和方法。

首先,要进行合理的结构布置。

通过优化结构的几何形状和支撑体系,减少不利的受力情况。

例如,在框架结构中,合理设置柱间支撑可以提高整体的稳定性。

其次,要准确计算结构的稳定性参数。

这包括运用经典的理论公式和有限元分析等方法,对结构的临界荷载和失稳模式进行预测。

钢结构框架施工工法的稳定性分析

钢结构框架施工工法的稳定性分析

钢结构框架施工工法的稳定性分析钢结构框架是一种常用于建筑和桥梁等工程中的结构形式,具有高强度、轻质化和施工速度快等优势。

在进行钢结构框架施工时,确保施工工法的稳定性是至关重要的。

本文将通过分析钢结构框架施工工法的稳定性来探讨该问题。

一、钢材选择及合理搭接钢结构框架的稳定性首先需要保证使用的钢材具有高强度和抗压、抗弯能力。

在选择钢材时,应根据具体的工程要求和结构设计进行合理的选择。

同时,钢材的搭接方式也需要考虑,合理的搭接方式能够有效地提高钢结构框架的整体稳定性。

二、框架节点的设计与施工框架节点是钢结构框架中的关键部分,正确的节点设计和施工对框架的稳定性至关重要。

在节点设计时,应根据不同条件和要求选择合适的节点类型,并进行强度计算和稳定性分析。

在施工过程中,应严格控制节点中焊接等工艺,保证节点连接牢固可靠。

三、施工过程的监控和措施钢结构框架的施工过程中需要进行严密的监控,并采取相应的安全措施。

施工过程中的各个环节都需要严格按照设计要求来进行,确保施工的稳定性。

例如,在起吊和安装过程中,要确保吊装设备的稳定性,并采用合适的固定措施来防止意外事故的发生。

四、风、地震等外力的考虑在分析钢结构框架施工工法的稳定性时,外力的考虑也是不可忽视的因素。

钢结构框架需要承受风、地震等外力的作用,在设计和施工过程中需要进行相应的风荷载和地震力计算,并合理安排框架的支撑结构,以确保系统的稳定性。

五、质量监督和验收钢结构框架施工完成后,对其进行质量监督和验收是保证工法稳定性的重要环节。

通过对施工质量的监督和检查,可以发现和及时处理施工中的问题,并对施工工法进行合理的调整和改进。

六、案例分析为了更好地理解钢结构框架施工工法的稳定性,以下为一个实际案例的分析:某钢结构框架工程在施工过程中出现了框架变形的问题。

经过分析发现,该问题主要是由于节点的设计和施工不合理所引起的。

在解决问题的过程中,我们重新设计了节点,并采用了更加牢固可靠的焊接工艺。

钢框架结构设计范文

钢框架结构设计范文

钢框架结构设计范文引言一、原理钢框架结构的设计原理是通过将水平杆件和垂直杆件连接在一起以形成网格或三角形结构,从而实现结构的稳定性和刚度。

水平杆件通常称为横梁或梁,它们主要承担水平荷载和框架结构的重量。

垂直杆件称为柱,它们主要承担垂直荷载,并将其传递到地基上。

其他相关杆件如斜杆、斜撑、竖向和横向的连接件等也是钢框架结构设计中重要的组成部分。

二、方法1.结构分析在进行钢框架结构设计之前,需要进行结构分析,以确定所需的强度和刚度。

这可以通过有限元分析、力学计算和结构优化等方法进行。

结构分析可以帮助设计师确定合适的材料、截面尺寸和连接方式等。

2.材料选择选择合适的材料是钢框架结构设计中的重要一步。

钢是最常用的材料,因为它具有较高的强度、刚度和抗腐蚀性。

在选择钢材料时,需要考虑到结构的设计寿命、使用环境和成本等因素。

此外,还需要选择适当的钢材品牌和规格。

3.截面设计钢框架结构的截面设计是指选择适当的截面形状和尺寸。

常用的截面形状有I型、H型、管状和角状等。

其选择需要考虑到横向和纵向受力要求以及结构形式的限制。

截面设计的目标是使截面具有足够的强度、刚度和抗侧向位移能力。

4.连接设计连接设计是钢框架结构设计中的关键一环。

良好的连接设计可以确保结构的整体稳定性和完整性。

常见的连接方式有焊接、螺栓连接和铆接等。

连接设计需要满足结构的强度和刚度要求,同时要考虑到施工工艺和可维护性。

三、注意事项1.安全性在进行钢框架结构设计时,安全性是最重要的考虑因素之一、因此,设计师必须符合安全设计规范和标准,确保结构能够承受规定的荷载和环境要求。

此外,还需要合理设置防火措施、防腐措施和抗震措施等,以提高结构的安全性。

2.结构的经济性3.结构的可持续性结论钢框架结构设计是一项复杂而重要的任务,其设计原理、方法和注意事项需要综合考虑多个因素。

合理的结构设计可以确保结构的强度、刚度和稳定性,同时还要满足安全性、经济性和可持续性要求。

钢结构框架设计中的安全性与稳定性研究

钢结构框架设计中的安全性与稳定性研究

钢结构框架设计中的安全性与稳定性研究钢结构框架是一种常用的结构形式,广泛应用于建筑、桥梁和其他工程领域。

在钢结构框架设计中,安全性与稳定性是重要的考虑因素。

本文将探讨钢结构框架设计中的安全性和稳定性,并介绍一些相关的研究成果。

一、钢结构框架的安全性研究钢结构框架的安全性是指其在荷载作用下能够保持结构的完整性和稳定性,以抵御外部力的作用。

在设计过程中,需要综合考虑结构的强度、刚度和稳定性等因素。

1. 强度分析:钢结构框架设计中,强度是最基本的考虑因素之一。

强度分析可以通过有限元分析等计算方法进行。

这些分析方法可以确定各部位的受力情况,以确保结构在各种荷载条件下都能满足强度要求。

2. 框架连接设计:钢结构框架的连接件在结构的安全性中起着重要的作用。

正确的连接设计可以保证框架的整体性,防止连接件的破坏或松动。

通过研究连接件的强度与刚度等性能,可以提高结构的安全性。

3. 构件质量控制:钢结构框架的构件质量是其安全性的基础。

在制造和安装过程中,需要严格控制构件的质量,确保其强度和可靠性。

此外,还需要对已安装的构件进行定期检查,以检测潜在的质量问题。

二、钢结构框架的稳定性研究钢结构框架的稳定性是指其在荷载作用下的抵抗能力,以防止产生不稳定形态和失稳现象。

稳定性分析是钢结构框架设计中一个重要的研究领域。

1. 屈曲分析:屈曲是指杆件在受压作用下发生的失稳现象。

钢结构框架的屈曲分析可以通过解析方法或有限元分析等计算方法进行。

分析结果可以用来确定结构中容易发生屈曲的部位,并采取相应的加固措施。

2. 侧移分析:侧移是指结构的水平位移。

在设计过程中,需要考虑结构的侧移限制。

通过进行侧移分析,可以确定结构是否满足侧移限制,并进行相应的结构调整。

3. 塑性铰研究:塑性铰是钢结构框架中重要的失稳形态之一。

通过研究塑性铰的形成和发展,可以预测结构的失稳模式,以及在失稳后的抗力传递机制。

三、相关研究成果针对钢结构框架设计中的安全性与稳定性问题,有许多研究成果值得关注。

建筑钢结构论文:浅谈钢结构稳定性的设计

建筑钢结构论文:浅谈钢结构稳定性的设计

建筑钢结构论文:浅谈钢结构稳定性的设计在现代建筑领域中,钢结构凭借其高强度、大跨度、施工快捷等诸多优势,得到了广泛的应用。

然而,钢结构的稳定性设计是确保其安全可靠的关键环节。

钢结构的稳定性一旦出现问题,可能会导致严重的结构破坏甚至坍塌事故,给生命财产带来巨大损失。

因此,深入探讨钢结构稳定性的设计具有重要的现实意义。

钢结构稳定性问题的本质是结构在受到外部荷载作用时,能否保持其原有平衡状态而不发生失稳破坏。

钢结构的失稳形式多种多样,常见的有弯曲失稳、扭转失稳和弯扭失稳等。

弯曲失稳通常发生在受压的梁柱构件中,当压力超过一定限度时,构件会突然发生弯曲变形而丧失承载能力。

扭转失稳则多见于受扭的构件,如钢梁的扭转。

弯扭失稳则是弯曲和扭转共同作用下导致的失稳现象,常见于一些复杂的结构构件。

在钢结构稳定性设计中,首先要准确分析和计算结构所承受的荷载。

荷载包括恒载、活载、风载、地震作用等。

这些荷载的大小、分布和组合方式对结构的稳定性有着直接的影响。

例如,在风荷载较大的地区,设计时必须充分考虑风对钢结构的作用,确保结构在风荷载下不会发生失稳。

材料的性能也是影响钢结构稳定性的重要因素。

钢材的强度、弹性模量、屈服点等性能指标直接关系到结构的承载能力和稳定性。

不同的钢材品种和规格具有不同的性能,因此在设计时需要根据具体情况选择合适的钢材。

同时,还要考虑钢材在长期使用过程中的性能变化,如钢材的锈蚀、疲劳等对结构稳定性的影响。

钢结构的几何形状和尺寸对其稳定性也有着至关重要的作用。

构件的长细比是衡量其稳定性的一个重要参数。

长细比越大,构件越容易发生失稳。

因此,在设计时要合理控制构件的长细比,通过增加截面尺寸、设置支撑等方式来提高构件的稳定性。

此外,节点的设计也不容忽视。

节点的连接方式和刚度会影响结构的整体稳定性,不合理的节点设计可能导致局部失稳,进而影响整个结构的稳定性。

在计算钢结构的稳定性时,需要运用适当的理论和方法。

目前常用的有经典的欧拉理论、切线模量理论等。

提高钢结构稳定性方法论文

提高钢结构稳定性方法论文

提高钢结构稳定性方法论文摘要:钢结构构件的缺陷、残余应力以及非线性因素等,都对结构的稳定性有着巨大的影响,同时在大跨度桥梁、大跨度薄壳、大跨度大空间网壳、高层与超高层建筑结构双重非线性动力稳定性研究等方面还存在着许多问题,这需要广大工程技术人员在结构设计和工程施工等方面对钢结构稳定性进行更加深入的研究。

只有不断提高钢结构的稳定性,才能减少人员伤亡和财产损失,不断推动钢结构行业快速健康发展。

1、前言随着钢铁工业技术的快速发展,钢结构在建筑工程中的应用日趋广泛。

但是,因结构稳定性被破坏而造成人员伤亡和财产损失的事件时常发生。

如1978年,美国哈特福特城体育馆网架结构压杆发生屈曲,导致平面92m×110m破坏坠落;2010年,内蒙古鄂尔多斯市伊金霍洛旗赛马场发生罩棚钢结构局部坍塌事故,造成巨额经济损失;2012年,云南省大理市一钢构建筑工程因支撑建筑失稳而发生坍塌,造成多名人员死亡。

仔细分析这类事故发生的原因,大都与钢结构的稳定性有着必然联系。

2、问题的提出在设计和施工过程中,钢结构系统的稳定性已经成为阻碍行业发展的一大难题。

尽管我国钢结构施工技术在快速发展,对结构稳定性的研究也取得了一定进展,但仍然存在诸多问题:一是对于网壳结构,主要采用梁-柱单元理论,梁- 柱单元在反映轴力和弯矩的耦合效应方面存在不足;二是在设计大跨度结构时,习惯于设定一个统一的稳定安全系数,不能反映整体稳定与局部稳定的关系;三是分析预张拉结构的稳定性的理论不完善;四是工程结构参数存在不确定性,随机参数对结构极值失稳、跳跃型失稳会产生一定影响。

3、影响结构稳定性的因素按照GB50017-2003钢结构设计规范中的规定,轴心受力构件稳定的计算公式为。

针对整个结构,构件在弹性范围内的临界力为,这与材料特性E 、截面特性I 以及长度有关,反映了外荷载与结构内部抵抗力的稳定平衡状态,即结构或构件从变形开始到急剧增长阶段的状态。

因此,根据构件受力特点,可以将钢结构失稳分为平衡分岔失稳、极值点失稳和跃越失稳。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

摘要随着我国国民经济的发展,钢框架结构得到了越来越广泛的应用。

对于高层钢结构,本文主要指高层钢框架结构的稳定性,应从框架的整体稳定方面入手进行分析,然而现行的设计方法是计算长度系数法即通过控制框架柱的稳定性来间接控制钢框架的稳定性。

为了考虑变形对内力的影响,我国新的《钢结构设计规范》(GB50017-2003)对钢框架结构的内力分析进行了修正。

该规范第一次提出对系数η>0.1的钢框架结构进行二阶弹性分析,并建议在二阶弹性分析时,应在每层柱顶施加附加的假想水平荷载,考虑结构和杆件的各种缺陷对内力的影响。

本文对理想钢框架的极限承载力和变形进行了理论分析简单的概述,并详细介绍了钢框架稳定和设计方法,包括钢框架结构的弹性和弹塑性阶段出的计算方法。

关键词:钢框架,稳定,弹性分析,弹塑性分析,非线性分析目录摘要 (1)1.钢框架基本概念 (4)1.1 有侧移刚架和无侧移刚架的概念 (4)1.2 侧向柔性结构和侧向刚性结构 (5)1.3 有侧移失稳和无侧移失稳的判断 (5)2.钢框架稳定分析和设计方法 (6)2.1 钢框架承载力弹性分析 (6)2.1.1 一阶弹性分析和二阶弹性分析 (6)2.1.2 现行规范推荐的计算方法 (8)2.1.3 现行规范推荐的近似二阶分析 (11)2.2钢框架承载力弹塑性分析 (13)2.2.1最简单框架的承载力 (13)2.2.2 实用二阶弹塑性分析方法……………………………………………1错误!未定义书签。

3.高层钢结构整体稳定非线性分析的国内外研究现状 (18)3.1现在主要分析方法综述 (18)3.2 影响钢结构稳定性的因素 (19)3.3现有研究方法存在的问题及研究方法 (20)4.钢结构发展研究展望 (20)小组总结 (21)参考文献 (22)钢框架的稳定研究高层钢框架结构具有很多优越性,主要有以下几个方面[1]:钢结构自重轻;钢结构材料强度高;钢结构施工速度快;高层建筑管道很多,如果采钢结构,可以在梁上开孔用以穿越管道;在梁高相同的情况下,钢结构的开间可以比混凝土结构的开间大50%,从而可使建筑布置灵活;钢结构的延性比钢筋混凝土结构好;由于钢结构比混凝土结构重量轻,更易采用TMD、TLD等结构振动控制措施,提高结构的抗风、抗震能力:钢结构由于在工厂加工制作,所以精度高、质量有保证,与混凝土结构现场施工相比,更易符合结构设计要求;高层建筑在建造过程中,由于业主要求的变化,变更设计经常发生,采用钢结构则较易配合结构设计要求;钢结构为干式施工,可避免混凝土湿式施工所造成的环境污染;混凝土结构建筑拆除后,混凝土不能再使用,只能当作废料处理而影响环境。

如果全面考虑上述优越性,很多情况下多、高层建筑钢结构的综合经济性能不劣于混凝土结构,有些情况下会优于混凝土结构。

框架结构是由梁与柱构成的结构,按梁与柱的连接形式又可分为半刚接框架和刚接框架。

根据受力变形特征,钢框架梁柱连接可分为三类:(1)刚性连接:梁柱间无相对转动,连接能承受弯矩;(2)铰支连接:梁柱间有相对转动,连接不能承受弯矩;(3)半刚性连接:梁柱间有相对转动,连接能承受部分弯矩。

钢框架结构多数由横梁与立柱刚接而成。

刚性连接的横梁与普通梁式结构相比,节省钢材,结构横向刚度较好,横梁高度也相对较小。

因此可以增加建筑物净空,减少结构的造价和房屋体积,是一种比较经济的结构形式。

根据结构抗侧力体系的不同,钢结构框架可以分为:纯框架、中心支撑框架、偏心支撑框架和框筒结构等,其中纯框架结构延性最好,但抗侧力及刚度较差。

一般情况下,钢结构截面相对于其它材料的截面来说较小,因此钢结构在设计时,稳定问题成为主要问题。

钢框架结构的稳定问题主要包括框架平面内的稳定问题、框架平面外的稳定问题和构件的局部稳定问题三个方面。

对于框架平面外的稳定问题可以通过设置平面外的支撑来得以保证;构件的局部稳定问题则可以通过限制翼缘的宽厚比或设置加劲肋来保证;而框架平面内的稳定问题根据抗侧刚度的大小分为无侧移和有侧移两种失稳形式。

1.钢框架基本概念1.1有侧移刚架和无侧移刚架的概念在钢框架的结构设计中,在用计算长度法计算钢架稳定性时,将框架结构分为有侧移和无侧移两类,分别计算它们的计算长度。

钢结构规范([77],1989)第5.2.2条的最末尾有一个注:无侧移框架是指框架中设有支撑架、剪力墙、电梯井等支撑结构,且其抗侧移刚度大于框架本身抗侧移刚度的5倍者;有侧移结构是指框架中未设上述支撑,或支撑结构的抗侧移刚度小于框架本身抗侧移刚度的5倍者。

但是上述准则实际上是误解的结果。

5倍关系最早由欧洲钢结构协会于1977年提出,提出5倍关系的最早本意是对支撑部分和框架部分分担水平力的比例进行界定,当支撑抗侧刚度大于纯框架抗侧刚度的5倍时,框架分担的水平力可以忽略不计,框架因不承担水平力而无侧移,并不是框架发生无侧移失稳。

欧洲规范Ec3-ENv-1993([26],1994)校正了这一描述:在双重抗侧力结构(框架-支撑和框架-剪力墙是最常用的)中,如果框架所承受的总水平力小于等于总剪力的20%,则可以以足够的精确度假设所有的水平力均由支撑架(剪力墙)承受,框架本身不承受水平力,从而这个框架可以作为无侧移框架。

不满足上述规定的框架一支撑结构体系中的框架,就为有侧移框架。

根据上述规范规定,可以知道:(l)无侧移框架是一个相对的概念,是在与支撑架、剪力墙的抗侧刚度的比较中获得的,由此只有在双重抗侧力体系中的框架才有有侧移和无侧移框架之分;(2)无侧移框架可以按照不承受水平力进行设计。

图1-1 框架示意图如图1-1所示,(a)主框架如果刚度比小框架大的多,则小框架可以按无侧移框架进行设计。

所有的水平力由大框架承受,包括作用在小框架上的水平力。

图(b )刚架在支撑架刚度很大时可以按照无侧移进行设计,所有水平力由支撑架进行承受。

(3)纯框架是未设置任何支撑的框架,纯框架结构按照有侧移失稳的框架柱计算柱子的计算长度系数。

上述分类方法,不涉及框架的稳定性计算,而只是对框架进行分类。

了解建筑物各子结构在承受水平力上的相对比例,在框架分担的水平力小到一定程度时对框架进行简化的力学分析。

1.2 侧向柔性结构和侧向刚性结构欧洲规范Eurocode3中关于侧向刚性和侧向柔性结构的定义:若结构0.1(0.12)i i i iV H h δ<或则结构为侧向刚性结构;反之为侧向柔性结构,对于侧向柔性结构规定可以采用线性内力分析配合计算长度系数法来计算稳定性,没有涉及采用有侧移失稳的计算长度还是无侧移失稳的计算长度。

而英国规范的本意是要对结构的失稳模式作出判断,从而选择合理的框架柱计算长度系数。

由此可见国际上对于这个问题在概念上仍然模糊不清。

1.3 有侧移失稳和无侧移失稳的判断有侧移、无侧移两类框架的计算长度系数差别很大,在相同的条件下,有侧移失稳计算长度系数往往是无侧移失稳计算长度系数的两倍以上,相应框架柱的临界荷载则是四分之一弱。

对于那些有抗震设计要求的框架结构,由于框架部分有良好的抗震性能,一些规范规定框架部分必须承担总地震力的25%以上。

以侧向力按双重抗侧力体系中各自抗侧移刚度分配,上述规定意味着框架的侧向刚度大约为支撑体系的三分之一,从而有很大一部分双重抗侧力体系的框架被归到有侧移框架一类。

此外,对于一些无抗震要求,但设有支撑体系的框架结构,往往由于支撑体系的刚度不能达到无侧移框架的要求,这一类框架规范规定也按照无支撑框架计算其稳定性。

显然,按照目前的设计规范确定框架柱的计算长度系数的方法,将会使大部分设有支撑体系的框架其支撑作用得不到有效的利用。

事实上,虽然此类支撑结构不能完全阻止框架柱的有侧移失稳,它们也能在一定程度上改善框架柱的有侧移失稳性能,此类框架被称作弱支撑(weaklybraced)ls1],或部分支撑〔Partiallybraced)。

对框架有侧移、无侧移失稳的判别准则,或何时采用无侧移失稳的框架柱计算长度系数,美国规范没有明确规定。

但英国规范Bs5950:1990有较细致的规定:在框架每层横梁处施加假想水平荷载,其值等于该层梁所承总重力荷载设计值的0.5%,计算框架在此荷载作用下的侧移。

如果各层间相对位移除以层高不超过下列数值,即可作为无侧移框架看待:(l)框架有围护结构而在计算时不计其影响时为1/2000;(2)框架无围护结构或有围护结构而在位移计算中己予以考虑时为1/4000。

这个规定是根据侧移确定的,但是是用于确定框架柱计算长度的。

根据这一规定得到:(1-1)式中i V ,i H ,i δ,i h 分别为某一层的竖向荷载总和、层剪力、在层剪力作用下的层间侧移和层高。

2.钢框架稳定分析和设计方法结构的稳定分析应从结构的整体着手,而现在通行的钢框架稳定设计主要是采用传统的计算长度系数法。

传统的计算长度系数法是建立在以下5条基本假设的基础上[22]:(1)材料是线弹性的;(2)框架只承受作用在节点上的竖向荷载;(3)框架中的所有柱子是同时丧失稳定,即各柱同时达到其临界荷载;(4)当柱子开始失稳时,相交于同一节点的横梁对柱子提供的约束弯矩,按柱子的线刚度之比分配给柱子;(5)在无侧移失稳时,横梁两端的转角大小相等方向相反;在有侧移失稳时,横梁两端的转角不但大小相等而且方向亦相同.,所以传统的长度系数法只适用于计算特定的对称框架,对于其它的非对称框架,有时并不能真实地反映钢框架的稳定承载力。

因此对于复杂框架的稳定问题需要直接求解。

2.1 钢框架承载力弹性分析由没有缺陷的完善杆组成的框架,在承受柱顶集中作用的竖向荷载时,如果杆件比较细长,钢框架有可能在弹性范围内出现屈曲。

而对于有初始倾斜或有水平荷载作用的框架,则框架在失稳时总要出现一点塑性。

虽然框架弹性失稳实际工程中基本上不会发生,但弹性稳定分析不仅是稳定理论的基础,也是确定目前仍然通用的框架柱子计算长度系数法的基础[13]。

2.1.1 一阶弹性分析和二阶弹性分析钢框架结构的弹性分析,是指假定框架在弹性阶段工作,对于钢结构所有计算式中弹性模量取为E =2.06×10 5N/mm 2。

所谓一阶分析,是指分析时力的平衡条件按变形前的杆件轴线建立,而二阶分析则按发生变形后的杆件轴线建立。

图2-1(a )为一对称单层框架及其荷载情况。

首先,按一阶弹性分析时可按计算简图2-1(b)得:固定端A 的弯矩:1M H h =⋅,自由端口的位移:3/3Hh EI ,从这两式可看出位移看1δ及固端弯矩1M 均与竖向力P 无关。

若按二阶弹性分析时的计算简图为图2-1(c),可以得到: 固定端A 的弯矩:1111M P H h δ=+⋅, (2-1)自由端口处的水平位移:31133(),3H htgu u u EIuδ-=⨯=其中 (2-2)由图2-1(d )的隔离体建立平衡方:''0EIy Py Hx ++=求解此方程得柱的弯曲曲线方程,即可求得11δ。

相关文档
最新文档