半刚性框架稳定问题

1、LogoLogoAdd Your Company Slogan半刚性框架稳定问题半刚性框架稳定问题半刚性框架稳定问题半刚性框架稳定问题摘要摘要半半刚刚性框架性框架稳稳定定问题问题Diagram 2 Diagram 2整体框架整体框架承承载载力力框架柱框架柱计计算算长长度系度系数数半刚性框架稳定问题半刚性框架稳定问题半刚性框架稳定问题研究的重要性 主要主要内内容容1半刚性框架稳定问题研究现状 2柱计算长度系数的研究 3半刚性框架整体稳定分析4结论 5半刚性框架稳定问题半刚性框架稳定问题 半刚性框架稳定问题研究的重要性半刚性框架稳定问题研究的重要性 l钢结构优点 强度高、延性好、重量轻、抗震性能优

2、越l钢结构破坏 强度破坏、刚度破坏、稳定破坏（稳定破坏稳定破坏是主要形式，决定结构最终承载力）l半刚性节点影响半刚性节点对柱约束减小，减小结构刚度，改变内力在两柱之间分配比例，降低钢框架稳定性半刚性框架稳定问题半刚性框架稳定问题 半刚性框架稳定问题研究现状半刚性框架稳定问题研究现状l柱计算长度系数研究 有侧移半刚性框架柱计算长度系数 无侧移半刚性框架柱计算长度系数 考虑剪切变形半刚性框架柱计算长度系数l框架整体稳定性能研究 线弹性分析整体框架屈曲荷载 考虑二阶非线性整体框架屈曲荷载 半刚性框架稳定问题半刚性框架稳定问题柱计算长度的物理意义柱计算长度系数研究1有侧移半刚性框架柱计算长度系数2无侧

3、移半刚性框架柱计算长度系数3考虑剪切变形半刚性框架柱计算长度系数4柱计算长度的物理意义柱计算长度的物理意义框架结构中相邻杆件相互影响，这种影响通过计算长度的概念来表示。将实际长度为lc的端约束柱换算成等效长度为 的两端铰接柱半刚性框架稳定问题半刚性框架稳定问题0cllcl半刚性框架稳定问题半刚性框架稳定问题有侧移半刚性框架柱计算长度系数有侧移半刚性框架柱计算长度系数l节点的弯矩转角关系模型 Kishi-Chen三参数幂函数模型l计算模型 任一单柱取三层柱框架计算模型l计算长度系数方程式1/01()kirnnrRM 2121236tan60K KKK半刚性框架稳定问题半刚性框架稳定问题相对于规范

4、中的公式，该公式已经考虑梁柱半刚性连接的影响研究表明将半刚性连接简化为刚性连接导致柱计算长度系数偏小，柱临界荷载偏大有侧移半刚性框架柱计算长度系数有侧移半刚性框架柱计算长度系数半刚性框架稳定问题半刚性框架稳定问题无无侧移半刚性框架柱计算长度系数侧移半刚性框架柱计算长度系数l节点的弯矩转角关系模型 以Kishi-Chen三参数幂函数模型为基础，采用简化切线连接刚度l计算模型分别采用三柱模型和两柱模型l计算长度系数方程式1/01()kirnnrRM (1)/2kiktnnRR21212128tan22140tanK KKKK K 半刚性框架稳定问题半刚性框架稳定问题当柱远端全部采用刚接时，梁端半刚

5、性连接，推导的方程式类似于GB50017附录D钢框架稳定分析和设计中应充分考虑柱远端约束及不同层间柱的相互作用对框架稳定的不利影响无无侧移半刚性框架柱计算长度系数侧移半刚性框架柱计算长度系数考虑剪切变形半刚性框架柱计算长度系数考虑剪切变形半刚性框架柱计算长度系数l考虑剪切变形考虑剪切变形无无侧移半刚侧移半刚性钢框架柱计算长度系数性钢框架柱计算长度系数柱计算长度系数表达式l考虑剪切变形考虑剪切变形有有侧移半刚侧移半刚接钢框架柱计算长度系数接钢框架柱计算长度系数柱计算长度系数表达式半刚性框架稳定问题半刚性框架稳定问题22221()cccck EIbGAl22221()cccck EIbGAl半刚性

6、框架稳定问题半刚性框架稳定问题通过分析得出，当框架柱的长细比大于35时，可以忽略柱的剪切变形影响，而且目前通用的压杆刚度方程忽略了杆件剪切变形的影响。但当压杆长细比较小且其剪切刚度也较小时，剪切变形对压杆刚度的影响则不容忽略考虑剪切变形半刚性框架柱计算长度系数考虑剪切变形半刚性框架柱计算长度系数半刚性框架稳定问题半刚性框架稳定问题半刚性框架整体稳定分析半刚性框架整体稳定分析l 线弹性求解半刚性框架整体结构屈曲荷载 l 有限单元法求解半刚性框架整体结构屈曲荷载l 半刚性连接钢框架的二阶弹性稳定分析半刚性框架稳定问题半刚性框架稳定问题线弹性求解半刚性框架整体结构屈曲荷载线弹性求解半刚性框架整体结构

7、屈曲荷载l整体结构模型单层任意多跨框架结构整体稳定计算的解析模型l节点的弯矩转角关系模型半刚性连接刚度割线值，采用弹簧模拟半刚性节点l分析理论 一阶线弹性分析l临界屈曲荷载屈曲荷载表达式为：其他柱顶荷载为：221122()crcrEIEIPHKH21,(11)iiPPin222,(11)iicriEIPinH半刚性框架稳定问题半刚性框架稳定问题单层多跨框架结构的整体屈曲荷载受荷载分布特征、半刚性连接刚度、柱底的约束刚度及支撑单元所提供的水平弹性约束的影响很大，尤其是荷载分布特征对结构屈曲荷载的影响不可忽视节点的半刚性连接特性对平面单层框架屈曲荷载的影响也有一个效应区间，即当连接刚度超出某区间时

8、，其变化不再对结构的屈曲荷载产生影响线弹性求解半刚性框架整体结构屈曲荷载线弹性求解半刚性框架整体结构屈曲荷载半刚性框架稳定问题半刚性框架稳定问题有限单元法求解半刚性框架整体结构屈曲荷载有限单元法求解半刚性框架整体结构屈曲荷载l位移内力关系式计算方法三次抛物线插值函数和能量法l临界荷载计算方法有限单元法l分析理论 连接和构件几何二阶非线性分析l临界屈曲荷载屈曲荷载表达式为：1112212221111112266121264022551026024 422 21510306612612622225105102ppppppiiijjjppppFFFiiiHHHHHHFFHFir ir ir iiiH

9、FFFFiiiiHHHHHH111222102662 2222 410301015ppppiiijjjFHFFHFiiir ir ir iiHH半刚性框架稳定问题半刚性框架稳定问题分析得出钢框架整体失稳的屈曲荷载随着半刚性连接的初始刚度减小而减小，并受梁柱刚度与半刚性节点转动刚度比的影响，随刚度比的增大而减小有限单元法求解半刚性框架整体结构屈曲荷载有限单元法求解半刚性框架整体结构屈曲荷载半刚性框架稳定问题半刚性框架稳定问题半刚性连接钢框架的二阶弹性稳定分析半刚性连接钢框架的二阶弹性稳定分析l整体结构模型梁两端附带零长度转动弹簧的通用半刚性连接梁单元模型l节点的弯矩转角关系模型Kishi-Chen的三参数幂函数模型l分析理论 二阶非线性分析l求解理论与过程假定材料始终弹性，考虑轴力对侧移，对杆轴弯曲变形影响，采用修正Newton-Raphson荷载增量法求解非线性方程组半刚性框架稳定问题半刚性框架稳定问题考虑半刚性连接的影响，计算得到的稳定临界荷载明显降低，连接的半刚性使结点的约束减弱，结构的整体刚度降低更容易失稳不考虑二阶效应的特征值屈曲和考虑二阶效应的非线性弹性屈曲相比，计算获得的稳定的临界荷载有较大差异，前者针对分支点失稳，是稳定临界荷载的上限，后者针对极值点失稳。半刚性连接钢框架的二阶弹性