钢结构稳定分析侠谈—段小廿大师之华山论剑精选.docxVIP

钢结构稳定分析侠谈—段小廿大师之华山论剑（出自大师微博，@宁中恬静惟道是从 整理）最近忙里偷闲考察了在SAP2000实现钢结构稳定分析的直接分析法的方法、步骤与构件承载力验算方法。有点心得，用一个系列写下来与朋友们分享。大家耐心一点，容我将理论、规范与几个例子慢慢道来。与直接分析法结合得最为完美的方法当属考虑几何与材料非线性行为的动力时程分析法。反应谱法以振型叠加为理论基础，乃一线性分析方法，与非线性二阶方法稳定分析的直接分析法结合时必须简化，以近似方法考虑P-大delta效应而无法考虑P-小delta效应。续1：2005年3月美国钢结构设计规范AISC360-05首次纳入了稳定分析的直接分析法（Direct Analysis Method)，放在最后的附录7不在正文。同年5月欧盟钢结构规范EC3发布了2005年版，引入了二阶分析方法（second-order analysis）并限制一阶分析方法只能用于整体屈曲荷载系数不低于10的结构。续2：2005年8月香港钢结构规范引入了三种二阶直接分析方法Second-order P-Δ-only Elastic Analysis ，Second-order P-Δ-δ Elastic Analysis和二阶P-Δ-δ弹塑性分析（Advanced Analysis）。2011年又更新了一版（2011年版及其条文说明可从以下链接下载/Rhc9hfO，/Rhc9hfp）续下：近似方法考虑P-大delta效应就是大家常在SAP2000中用的方法。先用非线性静力分析求解结构在重力荷载代表值作用下的内力。然后用此工况下的构件轴力建立构件的几何刚度矩阵与弹性刚度矩阵相加减后计算特征值与特征向量，然后按反应谱方法计算结构内力，再与重力荷载代表值工况的结构内力叠加。回复@坏蛋karl:目前国内外大多数都是这么干的。考虑重力荷载代表值作用下构件轴压力相应的几何刚度矩阵后，结构侧向刚度降低，周期延长，层间位移角增加。比不这么干，只考虑构件的弹性刚度矩阵的反应谱法进了一步。 //@坏蛋karl:段博士开讲[赞]。混凝土结构考虑p大delta 就是这么干的续下：以下所述方法实际上还是个一阶分析方法。构件验算时还需按常规的有效长度系数稳定验算方法进行与真正的二阶直接分析方法只需验算截面承载力不可同日而语。考虑P-大delta-小delta的二阶直接分析方法与考虑几何非线性的动力时程分析法结合时才是真正的二阶分析法，构件验算时只需验算截面承载力。续下：SDC的确定见下图，摘自ASCE7表11.6-1与表11.6-2. 结构的SDC分4级-A, B, C,与D。两个表中的Risk Category分级相当于中国的建筑抗震设防分类甲、乙、丙、丁。Risk Category II相当于丙类一般设防分类，I相当于丁类，III相当于重点设防乙类，IV则是生命线工程。续下：以钢与RC延性框架为例，3个延性级别框架的确定取决于项目的SDC及结构高度，见下图，摘自ASCE7表12.2-1. 表中结构高度单位为英尺（x0.3048换算成m）。NP是Not Permitted， NL是No Limit。续3：到了2010年版美国钢结构规范AISC360-10，直接分析法被纳入正册“（规范正文），传统的计算长度系数法（Effective Length Method)则被打入”另册“（规范附录）。2005年版欧盟钢结构规范EC3则不再给出压杆计算长度的指导性意见，甚至根本不提计算长度与计算长度系数这两个词只用弹性临界力这个词续4：压杆的长细比用sqrt（Afy/Ncr）来定义，Ncr就是弹性临界轴压力。压杆的弹性临界轴压力如何确定，EC3不给任何指导性意见，摆明了就是倾向于要结构工程师按二阶稳定分析方法，直接考虑结构整体与构件缺陷，因而只需验算构件截面承载力而不需要用到柱子曲线、压杆有效长度，长细比与弹性临界轴压力。段小廿：回复@石子努力爬上山:AISC360-10对压杆长细比的限值是200，比中国《钢结构设计规范》限值150稍宽。用词也相似，为“不宜”，写在E.2条的注释里面。 (9月12日 05:02)?|?查看对话|?回复石子努力爬上山：我看美国规范也限制了柱子的最小长细比的，但到底采用计算长度还是构件长度，以我这点英语水平推敲了半天也还是没推敲出来。想请教您一下，美国在实际工程里限制长细比时，到底是用什么长度算的？（用二阶法后，可能就不存在这个问题了） (9月11日 11:38)举报|?|?回复石子努力爬上山：说起长细比，国内抗规的强制性条文要求了柱子的最小长细比，但计算这个长细比时，它的长度是采用计算长度还是构件长度，却没有说明。陈绍藩教授也曾经就此写过一篇论文，但只是建议地震作用下的长细比用哪个算，应该进一步研究。续下：见下