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第十八届全国现代结构工程学术研讨会

作者：钟鑫伟窦超王垆涛成乐北京交通大学土木建筑工程学院

本文就直接分析法与计算长度法的相关内容展开讨论。首先,基于ANSYS有限元模型对a、b、c三类典型截面轴心受压柱进行稳定承载力分析比较,验证了直接分析法中的构件综合缺陷代表值的有效性和可行性。其次,对比了直接分析法与传统的计算... 详细信息

本文就直接分析法与计算长度法的相关内容展开讨论。首先,基于ANSYS有限元模型对a、b、c三类典型截面轴心受压柱进行稳定承载力分析比较,验证了直接分析法中的构件综合缺陷代表值的有效性和可行性。其次,对比了直接分析法与传统的计算长度系数法在分析设计上的差异。对于形式复杂的结构,计算长度法存在问题,采用直接分析法更具优势。最后,以肋环型单层球面网壳为例,指出了两种方法存在的差异,建议对此类结构采用直接分析法进行设计。

关键词：直接分析法综合缺陷代表值计算长度法肋环型单层球面网壳

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树状柱支撑曲面单层网壳结构受力性能的直接分析法研究

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建筑结构学报 2022年第S01期43卷 20-30页

作者：李星乾张锡治章少华闻龙翔闫翔宇侯楷天津大学建筑工程学院天津300072 天津大学建筑设计规划研究总院有限公司天津300073

钢结构直接分析法考虑结构稳定性相关因素,能够准确地表征结构真实响应。为此,以树状柱支撑曲面单层网壳结构为研究对象,采用NIDA和SAP2000有限元软件,考虑荷载不对称分布和初始缺陷等因素,通过直接分析法对结构静力性能、稳定性和抗震... 详细信息

钢结构直接分析法考虑结构稳定性相关因素,能够准确地表征结构真实响应。为此,以树状柱支撑曲面单层网壳结构为研究对象,采用NIDA和SAP2000有限元软件,考虑荷载不对称分布和初始缺陷等因素,通过直接分析法对结构静力性能、稳定性和抗震性能进行研究,并与计算长度法结果对比。结果表明:静力荷载作用下,不同软件采用计算长度法时结果基本相同,NIDA直接分析法(弹性)得到的杆件应力比均值较计算长度法小;材料非线性模拟方法的不同以及忽略杆件初始缺陷,使得采用SAP2000比NIDA非线性屈曲得到的稳定承载力高;多遇地震作用下,计算长度法和直接分析法得到的受压杆件应力比差别较大,压弯构件应力比无显著差异;罕遇地震作用下,采用直接分析法考虑杆件初始缺陷时,结构加载控制点竖向峰值位移比不考虑时的增大0.25%,考虑结构初始缺陷时比无缺陷情况下加载控制点竖向峰值位移增大35.7%。

关键词：单层网壳树状结构直接分析法计算长度法稳定性地震响应

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钢框架高等分析研究综述

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哈尔滨工业大学学报 2005年第9期37卷 1283-1290页

作者：刘永华张耀春哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090

为了加深对高等分析的理解,介绍了钢框架现行计算长度设计方法的缺点和高等分析与设计的特点,详细讨论了影响钢框架稳定性和极限承载力的主要因素,如几何非线性、材料非线性、几何缺陷、残余应力、局部屈曲、弯扭屈曲等,以及分析时各种... 详细信息

为了加深对高等分析的理解,介绍了钢框架现行计算长度设计方法的缺点和高等分析与设计的特点,详细讨论了影响钢框架稳定性和极限承载力的主要因素,如几何非线性、材料非线性、几何缺陷、残余应力、局部屈曲、弯扭屈曲等,以及分析时各种因素的考虑方法.同时介绍了国内外在钢框架高等分析方面的研究现状、不足以及可能的发展趋势,为钢框架结构整体分析与设计方法的研究提供一些理论参考.

关键词：钢框架计算长度法高等分析稳定性极限承载力

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结构稳定性分析关键问题研究

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公路交通科技（应用技术版） 2016年第8期12卷 188-190页

作者：贾留锁陈学文郑州市市政工程勘测设计研究院河南郑州450052 河南建筑职业技术学院河南郑州450064

结构的稳定分析分为一类稳定分析和二类稳定分析,二类稳定分析中需要对结构施加缺陷,现在的做法通常是将第一类稳定分析得到的一阶屈曲模态折减一定的比例施加到无缺陷模型上。显而易见,缺陷值和稳定分析结果是相关的。为了保证稳定分... 详细信息

结构的稳定分析分为一类稳定分析和二类稳定分析,二类稳定分析中需要对结构施加缺陷,现在的做法通常是将第一类稳定分析得到的一阶屈曲模态折减一定的比例施加到无缺陷模型上。显而易见,缺陷值和稳定分析结果是相关的。为了保证稳定分析结果的可信度,本文提出了一个概念:二类稳定分析前需进行缺陷敏感性分析。然后根据结构的缺陷敏感度以及缺陷值大小,综合判断二类稳定结果可信度。

关键词：稳定性分析计算长度法高等分析法初始缺陷缺陷敏感性

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楔形变壁厚排架柱设计研究

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建筑结构 2024年第18期54卷 70-75页

作者：闫晓京朱忠义秦凯卜龙瑰唐艺峤祁跃张翀魏来北京市建筑设计研究院股份有限公司北京100045 中国电力工程顾问集团华北电力设计院有限公司北京100025

丽江三义机场T3航站楼屋盖采用排架结构体系,由楔形变壁厚排架柱支承。沿排架柱网布置立体桁架,在立体桁架间布置网架。结构竖向传力体系由网架、立体桁架与楔形变壁厚排架柱组成。现行规范中尚未明确楔形变壁厚排架柱的稳定承载力计算... 详细信息

丽江三义机场T3航站楼屋盖采用排架结构体系,由楔形变壁厚排架柱支承。沿排架柱网布置立体桁架,在立体桁架间布置网架。结构竖向传力体系由网架、立体桁架与楔形变壁厚排架柱组成。现行规范中尚未明确楔形变壁厚排架柱的稳定承载力计算方法,设计中通常采用门式刚架的变截面柱计算公式进行计算长度法验算。基于直接分析法,对应排架柱构件不同失稳模态,分别采用了相应的初始构件缺陷分布,考虑了整体初始几何缺陷下结构的一阶弯矩方向,通过条件极值方法判断了构件初始缺陷的最不利方向,建立对应的分析流程,并与计算长度法结果进行对比。结果表明:楔形变壁厚排架柱构件初始缺陷采用一端约束、一端自由构件的失稳模态更加合理,计算长度法的冗余度及安全性均优于直接分析法。

关键词：丽江三义机场楔形变壁厚排架柱计算长度法直接分析法构件初始缺陷

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基于变形性能的多高层钢框架结构高等设计方法研究

基于变形性能的多高层钢框架结构高等设计方法研究

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作者：金路哈尔滨工业大学

学位级别：博士

结构的高等分析和设计方法的最大优点在于，能够直接分析结构整体的承载能力和变形性能，而不必单独对结构中的各构件进行强度和稳定性验算。目前，国内外在该方向的研究重点仍然普遍集中在考虑各种非线性因素对整体结构极限承载力的影... 详细信息

结构的高等分析和设计方法的最大优点在于，能够直接分析结构整体的承载能力和变形性能，而不必单独对结构中的各构件进行强度和稳定性验算。目前，国内外在该方向的研究重点仍然普遍集中在考虑各种非线性因素对整体结构极限承载力的影响上。但有研究表明，按基于承载能力极限状态的高等分析方法设计的多高层钢框架结构，其变形验算往往不能满足正常使用功能的要求，结构最终容许的承载能力或截面设计均由满足结构变形要求的容许荷载水平控制。因此有必要开展基于变形性能的高等设计方法研究。现有研究还表明，在进行高等分析时，结构和构件初始几何缺陷的处理方式对框架结构的极限承载能力影响有限，但对结构的变形性能却有着显著的影响。目前规范采用的最不利缺陷分布及假想水平荷载法均没有很好的考虑构件缺陷的随机性问题，夸大了初始几何缺陷的影响。所以在多高层结构的高等设计中，还应研究考虑随机初始几何缺陷的分析方法。针对上述问题，本文主要开展了如下研究工作：\n 分别采用规范推荐的计算长度法和假想荷载法以及有限元模拟的高等分析设计方法，对单层单跨框架和六层单跨框架的设计过程进行了详细的研究。对比分析了构件内力、控制应力、结构极限荷载以及框架的变形性能，揭示了高等分析与设计方法的优越性和现阶段研究存在的问题。\n 对多种国内外多高层钢结构已建工程的施工质量验收记录进行了统计分析，得到了实际结构构件真实初始缺陷的分布规律和结构整体垂直度的控制水平，这些偏差都远远小于规范允许的限值，并先行尝试了对我国目前钢结构施工技术水平进行评价。针对结构构件初始缺陷具有随机性的问题，采用蒙特卡罗法模拟了实际结构的随机初始几何缺陷，并利用拉丁超立方抽样技术有效提高了抽样效率。通过自编 Matlab程序实现了考虑随机初始几何缺陷的分析方法，为开展准确有效的高等设计研究奠定了基础。\n 采用考虑随机初始缺陷的分析方法，建立了多高层钢框架结构的随机缺陷模型，应用ANSYS有限元程序围绕结构高宽比、二阶效应参数、框架柱长细比和梁柱总线刚度比开展了大量的全过程高等分析。根据真实缺陷随机分布的分析结果，采用概率统计的方法确定了结构各层柱顶位移和梁跨中挠度，并与多种规范处理初始缺陷的分析方法计算结果进行了对比。结果表明，采用高等设计方法计算的结构侧移均比一阶分析结果有显著增加；考虑真实随机缺陷计算的框架二阶位移仅比理想框架的变形有少许增加；采用最不利缺陷分布和假想水平力的规范方法算得的二阶位移最大。结果还表明，按基于极限承载力的高等分析方法设计多高层框架，其理想框架模型的二阶侧移都超过了正常使用极限状态的功能要求，结构实际容许的极限承载力或截面设计最终均由结构的变形限值要求决定。\n 提出了多高层框架的高等设计按理想框架进行分析的简化处理方法，既可有效减少单元的划分数量，又能保证结构设计的真实性和安全性。从结构适用性角度分析了正常使用状态变形限值的确定原则，并对高等分析在正常使用极限状态的判别标准提出了设计建议。根据大量参数分析的结果拟合出高层钢框架结构二阶侧移的实用计算公式，通过算例对比有限元结果验证了该公式拟合的精度较好，可以直接用于类似结构的二阶侧移计算。\n 对由结构变形限值控制设计的多高层框架，提出了一种实用的基于变形性能的高等设计方法。首先在荷载效应标准组合下研究结构的变形性能，然后考虑基本荷载组合验算结构的承载能力。通过按国内外规范设计的算例证实，基于变形性能的实用高等设计方法简单有效，可在高柔的钢框架结构设计中广泛应用，并为钢结构规范的修订提供参考。

关键词：多高层钢框架极限承载能力变形性能计算长度法有限元模拟结构设计

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结构非线性分析的探索

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工业建筑 2023年第S2期53卷 298-302,363页

作者：蒋玲张峥同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司上海200092

依托复旦大学设备平台项目和某加油站项目两个结构案例,比较了传统一阶弹性分析与考虑了整体初始缺陷和构件初始缺陷的直接分析法对结构设计的影响。分析比较表明,针对二阶效应明显的结构,缺陷分析非常重要,推荐使用直接分析法进行分析... 详细信息

依托复旦大学设备平台项目和某加油站项目两个结构案例,比较了传统一阶弹性分析与考虑了整体初始缺陷和构件初始缺陷的直接分析法对结构设计的影响。分析比较表明,针对二阶效应明显的结构,缺陷分析非常重要,推荐使用直接分析法进行分析设计,从结构整体及构件局部同时控制稳定性;直接分析设计法适用于各种结构类型,是一种适用范围更广、实用性更高的分析设计方法。计算结果也显示两个工程的结构均能同时满足建筑功能和结构安全需求。

关键词：一阶弹性分析计算长度法直接分析设计极限承载力

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用二阶弹性分析法计算油缸的稳定性

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船舶工程 2020年第S1期42卷 379-381页

作者：姚敏劳氏船级社(中国)有限公司上海200001

液压油缸是机械液压传动系统中的重要执行元件。文章对传统受压油缸稳定临界力的计算方法与二阶弹性分析法进行比较并举例说明,采用二阶弹性分析法进行屈曲分析更加准确,必将在今后油缸的设计和稳定性校核有广泛应用。

关键词：稳定临界力一阶弹性分析方法计算长度法二阶弹性分析法

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框架二阶分析实用方法研究

框架二阶分析实用方法研究

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作者：徐小军重庆建筑大学

学位级别：硕士

该文设计了一个二阶弹性分析程序,它的设计思路类似于一阶分析中的位移法程产现极其简单,只需在一阶分析程序的基础上附加几个简单子程序.在第三章中,建立了该文程序的理论基础,它是位移法的推广,这样使工程界容易理解掌握.第四章提出... 详细信息

该文设计了一个二阶弹性分析程序,它的设计思路类似于一阶分析中的位移法程产现极其简单,只需在一阶分析程序的基础上附加几个简单子程序.在第三章中,建立了该文程序的理论基础,它是位移法的推广,这样使工程界容易理解掌握.第四章提出了程序现的方法,并通过两个算例计算出框架的一阶弯矩和二阶弯矩,画出的它的弯矩图,使工程师清楚地看到二阶弯矩相对于一阶弯矩的变化.现行设计规范对梁柱在不等端变矩作用下等效弯矩数β的取值应采用近似表达式的形式,故与实际情况有较大的误差,同时,由于现行设计方法不能提供二阶最大变矩的准确位置,也给设计带来了不便.该文运用弯矩分布函数,建议对β值可以采用图表的方法,使β值的求解更精确、更实用.

关键词：计算长度法 B-B系数法二阶弹性计算机分析等效弯矩系数

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钢框架结构几何非线性分析方法

钢框架结构几何非线性分析方法

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作者：林强重庆大学

学位级别：硕士

该文分析了国外部分规范对钢框架结构二阶分析的相关规定和实用设计方法,阐述了考虑杆件几何非线性影响的弹性有限元分析方法,推导了梁单元的弹性刚度矩阵,并给出了极限状态的判别准则和不同荷载情况的处理方法.作为宝钢2#高炉框架加固... 详细信息

该文分析了国外部分规范对钢框架结构二阶分析的相关规定和实用设计方法,阐述了考虑杆件几何非线性影响的弹性有限元分析方法,推导了梁单元的弹性刚度矩阵,并给出了极限状态的判别准则和不同荷载情况的处理方法.作为宝钢2#高炉框架加固方案研究工作一部分,该文使用大型通用有限元程序ANSYS对主体框架作了考虑二阶效应的弹性有限元计算.通过对结构位移和构件应力分布规律的分析,提出了该加固方案的不足并提出改进建议.将有限元分析的结果与按新规范提出的近似二阶分析方法得到的计算结果进行了对比,验斑点该近似方法在大型复杂空间结构中的适用性,指出了该方法的局限性.

关键词：几何非线性二阶分析计算长度法等效弯矩系数有限元分析钢框架结构

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