鋼結構穩定性分析的三種方法簡介及區分 鋼結構的設計分析在03版《鋼規》里只是單獨的幾條,但在新《鋼標》中已擴展為一個獨立章節。 目前鋼結構穩定性分析有一階彈性分析法(即傳統的計算長度法)、二階P-?彈性分析法、直接分析設計法(也是二階分析法)。這三種方法是隨著鋼結構理論研究的深入及工程實踐的發展而先后出現的。 在介紹這三種穩定分析方法之前,需了解鋼結構穩定分析具有如下特點:① 不能忽視結構變形對結構內力的影響;② 穩定分析為非線性(幾何非線性),不能采用荷載疊加原理;③ 靜定結構和超靜定結構的區分在穩定分析中沒有意義。 01 一階彈性分析法 一階彈性分析法,也可稱為長度系數法。其本質是基于歐拉失穩理論,假定所有柱子同時屈曲,這也是03版《鋼規》規定的穩定設計方法。該法有如下特點: ① 內力分析采用線彈性分析,即不考慮變形對外力效應的影響,其平衡方程按結構變位前的軸線建立; ② 結構的穩定性分析分解為構件的穩定分析及設計; ③ 通過構件計算長度系數考慮結構的變形特點和構件之間相互約束對構件穩定的影響; ④ 通過附加影響因子考慮幾何缺陷、殘余應力的影響; ⑤ 前期分析計算相對簡單,但在具體設計時,構造要求較嚴格。 02 二階P-?彈性分析法 二階P-?彈性分析法考慮了P-?效應及結構的整體初始缺陷,其平衡方程按結構變位后的軸線建立。該方法不考慮材料非線性,只考慮幾何非線性,以第一塑性鉸為準則,不允許進行內力重分布。 03 直接分析設計法 直接分析設計法,也可稱為“二階高等分析”法,是一種基于非線性理論的整體結構分析方法,它立足于反映結構體系的真實響應。該法除考慮了一般二階分析的P-?效應外,同時也考慮了P-δ效應、整體結構與局部結構構件的初始缺陷、節點連接剛度、材料彈塑性和殘余應力等影響因素。其特點在于分析和設計階段是不可分割的。兩者既有同時進行的部分(如初始缺陷應在分析的時候引入),也有分開的部分(如分析得到應力狀態,再采用設計準則判斷是否塑性)。兩者在非線性迭代中不斷進行修正、相互影響,直至達到設計荷載水平下的平衡為止。這也是直接分析法區別于一般非線性分析方法之處,傳統的非線性強調了分析卻忽略了設計上的很多要求,因而其結果是不可以“直接”作為設計依據的。 以上三種方法的計算精度和適用范圍依次提高,但對于計算軟件的非線性處理能力要求也越來越高。對于復雜結構,一階分析法往往難以計算清楚,相應的構造措施也難以執行,故應優先考慮直接分析設計法。一階分析法對于實際工程來說,雖然適用性較差,但由于其力學概念簡單、清晰,計算簡便,故在目前鋼結構設計中仍是結構工程師需要熟練掌握的方法。 結合新《鋼標》,以上三種穩定分析方法的特點及相關條文規定整理如下:
1個回答 >
謝謝分享,學習了
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