大跨度鋼結(jié)構(gòu)非線性分析研究

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1、大跨度鋼結(jié)構(gòu)非線性分析研究　　鋼結(jié)構(gòu)具有材料強(qiáng)度高、塑性韌性好、重量輕、材質(zhì)均勻、工業(yè)化生產(chǎn)程度高等優(yōu)點，目前在國內(nèi)外的工程建設(shè)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。由于鋼材強(qiáng)度高，構(gòu)件一般板件較薄，長細(xì)比大[1]，更容易出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，同時，耐腐蝕性差、高溫下容易軟化、在低溫下容易發(fā)生脆斷等，導(dǎo)致了鋼結(jié)構(gòu)事故的發(fā)生。對于大型公共建筑，結(jié)構(gòu)體系復(fù)雜，設(shè)計難度高，投資大，人員密集，因此對其安全性要求極高。傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計采用的是兩階段設(shè)計法，第一階段是按線彈性理論計算結(jié)構(gòu)內(nèi)力，第二階段是進(jìn)行構(gòu)件設(shè)計，通過計算長度

2、系數(shù)考慮構(gòu)件之間的影響，然后按照規(guī)范對構(gòu)件進(jìn)行單獨(dú)驗算和設(shè)計，通過計算長度系數(shù)考慮構(gòu)件之間的相互影響。目前各國規(guī)范基本都采用兩階段設(shè)計法，但該方法也有一定的不合理性，如結(jié)構(gòu)的內(nèi)力　　分析模式與構(gòu)件承載力計算模式不一致、不能考慮內(nèi)力重分布等等。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計若僅進(jìn)行強(qiáng)度、穩(wěn)定性、剛度進(jìn)行計算和驗算，無法保證其可靠性，不能滿足現(xiàn)代結(jié)構(gòu)設(shè)計的需求，必須發(fā)展對結(jié)構(gòu)進(jìn)行非線性分析和設(shè)計的方法?！　谋举|(zhì)上講，工程中所有的力學(xué)問題都是非線性的[2]，一些經(jīng)典的力學(xué)理論都是對實際問題基于某些假定的簡化處理，如小

3、變形假定、線性彈性假定、邊界條件保持不變假定等，不滿足上述假定中的任意一種假定，就產(chǎn)生非線性現(xiàn)象。一般地，力學(xué)中的非線性問題包括三類：　　幾何非線性。在小變形假定下，通常是在未變形的結(jié)構(gòu)上建立平衡。當(dāng)結(jié)構(gòu)在荷載作用下產(chǎn)生較大的變形，小變形假定不成立，就必須考慮幾何非線性的影響，平衡應(yīng)建立在結(jié)構(gòu)變形后的構(gòu)形上，考慮內(nèi)力的二階效應(yīng)，幾何方程應(yīng)包括位移的高階項。　　材料非線性。材料非線性，主要是應(yīng)力應(yīng)變的非線性關(guān)系引起的，可分為兩類：率無關(guān)的材料非線性和率相關(guān)的材料非線性，即不依賴于時間的彈塑性和依賴于

4、時間彈、塑性問題?！　∵吔绶蔷€性。邊界非線性主要是由于在分析過程中，邊界條件發(fā)生變化引起的?！　⊥ǔ＃こ探Y(jié)構(gòu)中的非線性問題以幾何非線性和材料非線性為主，因此本文對邊界非線性問題不進(jìn)行討論。　　非線性動力時程分析能夠分析地震反應(yīng)全過程中各個時刻結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形形態(tài)等詳細(xì)信息，是一種比較可靠的方法，本文在合理選擇單元模型、材料本構(gòu)、強(qiáng)度準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上，利用有限元程序?qū)σ淮罂缍蠕摻Y(jié)構(gòu)進(jìn)行非線性有限元分析，可以得到：當(dāng)進(jìn)行極限強(qiáng)度設(shè)計時，通過非線性分析可以把單元由于剛度變化所引起的內(nèi)力重分布考慮進(jìn)去。單元

5、剛度的變化是隨荷載的增加而貫穿于結(jié)構(gòu)的彈性、非彈性和極限范圍這一過程中的。廣泛應(yīng)用結(jié)構(gòu)的非線性分析方法，會使結(jié)構(gòu)的安全性提高，并且降低造價。同時由于非線性分析技術(shù)較復(fù)雜，計算工作量大，且有許多問題在理論上還有待改進(jìn)，因此需要進(jìn)行更為深入的研究?！　1]劉殿忠，吳學(xué)韜，趙瑩.冷彎薄壁型鋼梁柱連接節(jié)點有限元分析[J].吉林建筑工程學(xué)院學(xué)報，XX，27：9-11　　[2]彭蕓.箱形柱與H型鋼梁剛性節(jié)點非線性有限元分析[J].科技信息，XX：156-157　　[3]梅力彪，周云，陰毅.新型鋼管混凝土柱環(huán)

6、板節(jié)點的非線性有限元分析研究[J].鋼結(jié)構(gòu)，XX，22：57-61　　[4]曹玉生，李志剛，楊蔚彪.新型鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點非線性有限元分析[J].工業(yè)建筑，XX，36：585-590　　[5]張令心，孫景江，江近仁，張憲麗.鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)擬三維非線性地震反應(yīng)分析[J].世界地震工程，XX，17：22-28