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高等钢结构作业  学生姓名 学 号 指导教师 邓长根 学 院 土木工程学院 完成时间 2011年11月 第三章 3.1塑性设计与弹性设计的基本区别？塑性设计有哪些方法、各自的适用范围 如何？ 答：塑性设计与弹性设计的基本区别： 弹性设计法是以结构构件某一截面上的边缘纤维应力达到屈服强度时的状态，作为结构构件的承载力极限状态。塑性设计法建立在充分利用钢材所具有的塑性变形能力的基础上。当作用在超静定结构上的荷载达到一定数值时，构件中的某一截面全部进入塑性，此时荷载虽继续增加，但在该截面上的内力矩并不增加，并在此力矩作用下使该截面转动，即形成塑性铰；结构因该截面的转动，使结构内分布的内力进行重新调整（即内力重分配），直到整个结构形成一定数量的塑性铰，结构便转化为不稳定状态，即形成破坏机构，便达到塑性设计的承载力极限状态，但在正常使用情况下，一般不可能到达此种状态。 塑性设计的方法有以下几种： 静力法：以下限定理为基础。目的在于寻求一个既满足平衡条件、又符合全塑性弯矩条件（M ≤Mp）的弯矩图。相应于这个弯矩图的荷载，仅为结构塑性破坏荷载的下限。仅当弯矩达到Mp值（亦即形成塑性铰）的截面数目，足以使结构变成机构时，这个荷载才是真正的塑性破坏荷载。适用范围：超静定次数较低的梁和刚架。 机构法：以上限定理为基础。它的任务是：从所有可能的破坏机构中，选出相应于最小塑性极限荷载的一个机构，便是真正的破坏机构，这个最小塑性极限荷载即真正的塑性破坏荷载。作为校核，相应这个破坏机构的弯矩图应处处不超过Mp。 弯矩平衡法：寻找一个与外荷载平衡的弯矩分布方案，构件的截面即按这种弯矩分布确定。事实上，可以找到许多个弯矩分布方案，其中每一个分布方案都可以跟外荷载平衡。在实际设计中，可以选用导致最小结构重量的方案，因为最小重量和经济方案是密切相关的。弯矩平衡法的适用范围：最宜用于设计单层或多层矩形框架。它和静力法相似，但有效适用范围更广泛。 3.4 国外钢结构相关规范(EC3)如何进行梁柱连接节点分类？ 答：欧洲钢结构设计规范(EC3-2002)提出的典型节点 M-φ曲线,定义了节点的三个主要性能指标，即抗弯承载力设计值Mj,Rd，初始转动刚度Sj,ini，转动能力φCd，并根据节点初始转动刚度 Sj,ini把钢框架梁柱节点分为铰接、刚接和半刚性节点，当 Sj,ini不小于某一规定值时，节点为刚性节点，其界限规定如表1所示： 对于这三种类型的连接，欧洲规范的解释是：铰接节点不产生任何对结构构件有不利影响的弯矩，能够承受设计的剪力，且具有足够的转动能力；刚性连接则要求其性能不会对结构的内力分布和整体变形产生明显影响；半刚性连接则要求有节点的 M-φ曲线作为设计依据，以便考虑构件之间的相互作用。 表1 欧洲规范EC3的连接分类 节点类型 结构类型 初始转动刚度 刚性节点 无支撑结构 Sj,ini≥25EIb/Lb 有支撑结构 Sj,ini≥8EIb/Lb 半刚性节点 无支撑结构 0.5EIb/Lb＜Sj,ini＜25EIb/Lb 有支撑结构 0.5EIb/Lb＜Sj,ini＜8EIb/Lb 铰接节点 --------- Sj,ini≤0.5EIb/Lb 注：EIb/Lb为梁的线刚度 图1.Nethercot(EC3)的节点分类 图2.Hasan(Rev.EC3)的节点分类 Hasan等对EC3的分类方法作出了修正，指出EC3采用直线段的划分方法不符合连接性能的非线性关系，提出采用非线性曲线的弯矩与转角关系来划分无支撑框架梁柱连接。 3.6 门式刚架、钢框架结构考虑塑性的极限承载力分析有哪几类方法？各有何特点？ 门式刚架、钢框架结构考虑塑性的极限承载力分析方法有：刚塑性分析方法和理想弹塑性分析方法。 刚塑性分析方法 刚塑性分析方法应满足的三个条件： 平衡条件：跟弹性分析相同。 形成机构条件：跟弹性分析要求连续性相反，塑性分析要求形成足够数目的塑性铰，用以破坏结构的连续性使结构整体或其一部分形成机构。 全塑性弯矩条件：以截面的全塑性弯矩作为极限弯矩，任何截面都无法超越此极限。 仅当上列所有三个条件均满足时，所得塑性分析结果才是正确的。这个结论，是由关于塑性分析的三个基本定理引出的。这三个基本定理是：下限定理、上限定理、唯一性定理。 刚塑性分析有以下三种基本方法： 静力法 以下限定理为基础，目的在于寻求一个既满足平衡条件、又符合全塑性弯矩条件()的弯矩图。相应于这个弯矩图的荷载，仅为结构塑性破坏荷载的下限。仅当弯矩达