目前我國(guó)采用的概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法的特點(diǎn)是用根據(jù)各種不定性分析所得到的失效概率(或可靠指標(biāo))去度量結(jié)構(gòu)的可靠性,并使所計(jì)算的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠度達(dá)到預(yù)期的一致性和可比性。但是該方法還有待發(fā)展,因?yàn)橛盟?jì)算的可靠度還只是構(gòu)件或某一截面的可靠度而不是結(jié)構(gòu)體系的可靠度,該方法也不適用于構(gòu)件或連接的疲勞驗(yàn)算。
目前我國(guó)采用的概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法的特點(diǎn)是用根據(jù)各種不定性分析所得到的失效概率(或可靠指標(biāo))去度量結(jié)構(gòu)的可靠性,并使所計(jì)算的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠度達(dá)到預(yù)期的一致性和可比性。但是該方法還有待發(fā)展,因?yàn)橛盟?jì)算的可靠度還只是構(gòu)件或某一截面的可靠度而不是結(jié)構(gòu)體系的可靠度,該方法也不適用于構(gòu)件或連接的疲勞驗(yàn)算。
山西鋼結(jié)構(gòu)工程
目前大多數(shù)*(當(dāng)然包括我國(guó))采用計(jì)算長(zhǎng)度法計(jì)算
山西鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定問(wèn)題。該方法的步驟是:采用一階分析求解結(jié)構(gòu)內(nèi)力,按各種荷載組合求出各桿件的*不利內(nèi)力,按*類彈性穩(wěn)定問(wèn)題建立結(jié)構(gòu)達(dá)臨界狀態(tài)時(shí)的特征方程,確定各壓桿的計(jì)算長(zhǎng)度;將各桿件隔離出來(lái),按單獨(dú)的壓彎構(gòu)件進(jìn)行穩(wěn)定承載力驗(yàn)算,驗(yàn)算中考慮了彈塑性、殘余應(yīng)力和幾何缺陷等的影響。該方法的更大特點(diǎn)是采用計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)來(lái)考慮結(jié)構(gòu)體系對(duì)被隔離出來(lái)的構(gòu)件的影響,計(jì)算比較簡(jiǎn)單,對(duì)比較規(guī)則的結(jié)構(gòu)也可給出較好的結(jié)果。
《規(guī)范》在5.3.3條中列入了有支撐框架柱計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)的有關(guān)條款,并給出了強(qiáng)、弱支撐框架的概念。認(rèn)為弱支撐不足以阻止框架的側(cè)移,其框架壓桿的穩(wěn)定系數(shù)可利用規(guī)范中查得的相應(yīng)于有、無(wú)側(cè)移框架柱的穩(wěn)定系數(shù)經(jīng)插值求得。該法計(jì)算比較簡(jiǎn)單,概忿也較清楚,完善了有支撐框架的穩(wěn)定計(jì)算方法。
計(jì)算長(zhǎng)度法存在以下缺陷(以框架鋼結(jié)構(gòu)廠房為例):①不考慮節(jié)間荷載的影響,按理想框架分枝失穩(wěn)求特征值的方法求解穩(wěn)定問(wèn)題,得不到失穩(wěn)時(shí)框架的準(zhǔn)確位移,無(wú)法*考慮二階效應(yīng)的影響;②不能考慮結(jié)構(gòu)體系中內(nèi)力的塑性重分布,因此對(duì)大型結(jié)構(gòu)體系常常給出保守的設(shè)計(jì),使結(jié)構(gòu)體系的可靠度高于構(gòu)件的可靠度;③不能*地考慮結(jié)構(gòu)體系與它的構(gòu)件之間的相互影響,無(wú)法在給定荷載下預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)體系的破壞模式;④需要花費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行各構(gòu)件的承載力驗(yàn)算,包括計(jì)算長(zhǎng)度的計(jì)算;⑤不便于基于計(jì)算機(jī)的分析和設(shè)計(jì)。
要克服上述問(wèn)題,必須開(kāi)展以整個(gè)框架結(jié)構(gòu)體系為對(duì)象的二階非彈性分析,即所謂高等分析和設(shè)計(jì)。此時(shí),可求得在特定荷載作用下框架體系的極限承載力和失效模態(tài),而無(wú)需對(duì)各個(gè)構(gòu)件進(jìn)行驗(yàn)算。目前歐洲鋼結(jié)構(gòu)試行規(guī)范( EC3)和澳大利亞鋼結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)都列有二階彈塑性分析或高等分析的條款。我國(guó)新規(guī)范GB 50017則列入了無(wú)支撐純框架可采用二階彈性分析的條款。上述的方法主要是用來(lái)計(jì)算內(nèi)力的,然后還要驗(yàn)算構(gòu)件的承載力,只是計(jì)算長(zhǎng)度或取構(gòu)件的實(shí)際長(zhǎng)度,或者按無(wú)側(cè)移框架確定計(jì)算長(zhǎng)度。
應(yīng)當(dāng)指出,同時(shí)考慮幾何非線性和材料非線牲的全過(guò)程分析(高等分析)給出的結(jié)構(gòu)承載能力,將同時(shí)滿足整個(gè)體系和它的組成構(gòu)件的強(qiáng)度和穩(wěn)定性的要求,可完全拋棄計(jì)算長(zhǎng)度和單個(gè)構(gòu)件驗(yàn)算的概念,對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行直接的分析和設(shè)計(jì)。但目前僅平面框架的高等分析和設(shè)計(jì)法研究的比較成熟,空間框架的高等分析距實(shí)用還有很大的一段有待跨越。
高等分析和設(shè)計(jì)方法的缺陷是:①由于考慮了非線性的影響,對(duì)荷載的不同組合都需要單獨(dú)進(jìn)行分析,疊加原理不再適用;②高等分析依賴于*的計(jì)算模型,如果初選截面不合理,將耗費(fèi)較多的時(shí)間調(diào)整截面;③構(gòu)件的局部穩(wěn)定和出平面空間穩(wěn)定必須確保,目前的高等分析還不包括這些方面的驗(yàn)算內(nèi)容;④該法是基于計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)方法,無(wú)法進(jìn)行手算,因此計(jì)算程序的優(yōu)劣將直接影響設(shè)計(jì)效率。
高等分析和設(shè)計(jì)是一個(gè)正在發(fā)展和完善的新設(shè)計(jì)方法,而且是一種較*的方法,我們可以用其來(lái)評(píng)價(jià)計(jì)算長(zhǎng)度法的精度和問(wèn)題,提出有關(guān)計(jì)算長(zhǎng)度法的改進(jìn)建議??梢灶A(yù)期,在近期內(nèi)這兩種方法將并存,并獲得共同的發(fā)展。今后,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,高等分析和設(shè)計(jì)法將逐漸成為主要的設(shè)計(jì)方法。對(duì)于這一點(diǎn),我們必須有清醒的認(rèn)識(shí),應(yīng)加緊開(kāi)展相應(yīng)的研究,以便在下一次
山西鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范修訂時(shí)能達(dá)到*相同的水平。
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