y轴的二阶弯矩设计值 y轴的有效截面模量(mm 不考虑材料弹塑性发展时 钢结构构件截面应为双轴对称截面或单轴对称截面 5.5.8 几何非线性 直接分析不考虑材料弹塑性发展时 直至达到设计荷载水平为止 δ 采用塑性区法进行直接分析设计时 S3级或S4级时 ——截面塑性发展系数 γ 直接分析设计法是一种全过程二阶非线性弹塑性分析设计方法 △ M 传统的非线性强调了分析却忽略了设计上的很多要求 应有足够的措施防止节点域的变形 ——梁的整体稳定系数 M 为考虑该效应 ——绕着构件x 如初始缺陷 对于一些特殊荷载下的结构分析 5.5.9 应能充分考虑各种对结构刚度有贡献的因素 y轴的毛截面塑性模量(mm 只考虑几何非线性 ——分别为绕x轴 ) 以便适应各种需要考虑材料弹塑性发展的情况 不允许进行荷载效应的迭加 3 各结构构件的设计均应符合本标准第6章～第8章的有关规定 受弯承载力设计值应按式(5.5.7-3) yi 2 应在结构整体分析时予以考虑 ) x 虽然在学术界和工程界仍有争议 6 当工字形(H形)截面构件缺少翘曲扭转约束时 材料弹塑性 xi △ 塑性铰法和塑性区法是基于梁柱单元的两种常用的考虑材料非线性的方法 不同破坏模式适用的非线性分析增量-迭代策略可能不一样 两者在非线性迭代中不断进行修正 工程界常采用一维梁柱单元来进行弹塑性分析 二阶效应 △ δ 二阶弹塑性分析作为一种设计工具 节点的半刚性直接影响计算结果 1 应输出应力比 可以全面考虑结构和构件的初始缺陷 进行抗火分析时 直接分析设计法应采用考虑二阶P-△和P-δ效应 两者既有同时进行的部分(如初始缺陷应在分析的时候引入) 因塑生铰法一般只将塑性集中在构件两端 构件的极限状态应根据设计目标及构件在整个结构中的作用来确定 直接分析法不考虑材料弹塑性发展 本条对采用塑性区法进行直接分析设计给出了一种开放性的方案 应采用直接分析设计法进行结构分析和设计 其分析设计过程可用式(8)来表达 5 M y轴方向的初始缺陷值(mm) W 2)各塑性铰的曲率 W 在直接分析设计法中 W 50010的要求采用 cx 当有足够资料证明时可采用更为精确的N-M相关公式进行验算 M 对结构进行二阶弹塑性分析 M 对应的荷载水平不应低于荷载设计值 y轴的一阶弯矩承载力设计值(N·mm) y b 全过程弹塑性分析 f 该方法不考虑材料非线性 y0 工字形(H形)截面柱与钢梁刚接时 为构件绕x轴 当采用直接分析设计法时 x cy L为结构跨度 py 应按本标准第6.1.2条的规定采用 当构件板件宽厚比等级为S5级时 3 由材料和截面确定的弯矩-曲率关系 5.5.6 采用直接分析设计法时 塑性铰形成的区域 除非有充分依据证明一根构件能可靠地由一个单元所模拟(如只受拉支撑) y cy 5.5.5 式(5.5.7-4)确定 也可以用等效荷载来替代 3)没有出现塑性变形的部位 本条规定针对给定的设计目标 ) 而假定构件的中段保持弹性 应按不小于1/1000的出厂加工精度考虑构件的初始几何缺陷 结构和构件采用直接分析设计法进行分析和设计时 这也是直接分析法区别于一般非线性分析方法之处 结构材料的应力-应变关系宜考虑应变率的影响 M 3 A——构件的毛截面面积(mm y轴的毛截面模量 直接分析法按二阶弹塑性分析时 截面板件宽厚比等级符合S2级要求时 2 5.5.4 另外 M 以便能准确预测结构行为 由于直接分析设计法已经在分析过程中考虑了一阶弹性设计中计算长度所要考虑的因素 ——分别为绕x轴 S2级 5.5.7 因而其结果是不可以“直接”作为设计依据的 当结构采用直接分析设计法进行连续倒塌分析时 x 构件的几何缺陷和残余应力应能在所划分的单元里考虑到 故不再需要进行基于计算长度的稳定性验算了 直接分析法按二阶弹塑性分析时宜采用塑性铰法或塑性区法 y ＝W 用直接分析设计法求得的构件的内力可以直接作为校核构件的依据 W 新截面类型的应用创造了条件 f N——构件的轴力设计值(N) 允许材料的弹塑性发展和内力重分布 其弯曲刚度还应乘以刚度折减系数0.8 二阶P-△-δ弹性分析是直接分析法的一种特例 py ——构件绕x轴 ——构件在x γ cx 3 除应按本标准第5.2.1条 否则应在结构整体分析时予以考虑 5.5.1 分析和设计阶段是不可分割的 计算结果可直接作为承载能力极限状态和正常使用极限状态下的设计依据 ——截面塑性发展系数 A——构件的毛截面面积(mm ＝W 可按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 直接分析设计法作为一种全过程的非线性分析方法 同时在分析的所有阶段 5.5.2 y ) 其出现的截面或区域应保证有足够的转动能力 当截面板件宽厚比等级符合S2级要求时 第5.5.8条和第5.5.9条同时考虑结构和构件的初始缺陷 以第一塑性铰为准则 获得各种荷载设计值(作用)下的内力和标准值(作用)下位移 y轴方向的变形值(mm) y轴的受弯承载力设计值(N·mm) W 5.5.2 5.5.9 进行如下的截面验算即可 ——荷载作用下构件在x 采用重力荷载代表值后 允许一个或者多个塑性铰产生 比如连续倒塌分析 而应采用荷载组合进行非线性求解 本条对采用塑性铰法进行直接分析设计做了补充要求 ——由于结构的整体初始几何缺陷所产生的构件两端相对位移值(mm) 不允许进行内力重分布 50009的规定考虑活荷载折减 ——绕着构件x 5.5.10 构件和节点应有足够的延性保证以便内力重分布 弹性模量可按本标准第4.4.8条采用 塑性铰处截面板件宽厚比等级应为S1级 第5.2.2条考虑初始缺陷外 5.5.3 同时分析结果的可靠性有时依赖于结构的破坏模式 抗火分析等 因涉及几何非线性 正常荷载工况下的设计和非正常荷载工况下的设计(如抗倒塌分析或罕遇地震作用下的设计等)对构件极限状态的要求不同 直接分析法按二阶弹塑性分析时 y轴的塑性毛截面模量(mm Ⅱ 不允许进行内力重分布 x 不得进行活荷载折减 结构整体初始几何缺陷模式可按最低阶整体屈曲模态采用 受弯承载力设计值应按式(5.5.7-5) py x x 5.5 y轴的毛截面模量(mm 由于可靠度不同 x 二阶弹塑性分析可生成多个塑性铰 M 一般构件划分单元数不宜小于4 φ δ △ x0 屈服强度可取本标准规定的强度设计值 M 二维的板壳元和三维的实体元因涉及大量计算一般仅在学术界中采用 应输出下列计算结果以验证是否符合设计要求 S2级 式中 可由结构分析直接得到(N·mm) 材料非线性 混凝土的应力-应变曲线可按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 钢材的应力-应变关系可为理想弹塑性 应考虑结构材料在高温下的应力-应变关系对结构和构件内力产生的影响 钢材的应力-应变曲线为理想弹塑性 ——由于结构在荷载作用下的变形所产生的构件两端相对位移值(mm) 5.5.7 f ——当构件板件宽厚比等级为S1级 x 但世界各主流规范均将其纳入规范 δ x y 大跨度钢结构体系的稳定性分析宜采用直接分析法 5.5.1 5.5.8 px 采用一阶弹性分析或者二阶P-△弹性分析并不能得到正确的内力结果 直接分析设计法 5.5 结构分析应限于第一个塑性铰的形成 W 第5.2.2条 W 但不需要按计算长度法进行构件受压稳定承载力验算 式(5.5.7-6)确定 当受压构件所受轴力大于0.5Af时 值得注意的是 式中 γ 为构件绕x轴 可以直接建立带有初始几何缺陷的结构和构件单元模型 f 应按下列公式进行构件截面承载力验算 γ 按二阶弹塑性分析时 或按弹塑性分析截面板件宽厚比等级不符合S2级要求时 2 上式截面的N-M相关公式是相对保守的 3 也有分开的部分(如分析得到应力状态 y 材料非线性等对结构和构件内力的影响 x 相互影响 节点半刚性等 再采用设计准则判断是否塑性) 采用塑性铰法进行直接分析设计时 W 5.5.3 按弹塑性分析 1)荷载标准组合的效应设计值作用下的挠度和侧移 M ＝γ 抗震设计的结构 一方面可以精确计算出结构响应 ＝γ px Ⅱ px 构件的初始缺陷可按本标准第5.2.2条的规定采用 W ) 进行二阶弹塑性分析应符合下列规定 也是常用的一种分析手段 y ) ——绕着构件x y 应按本标准附录C确定 W 节点连接刚度和其他对结构稳定性有显著影响的因素 cx 最大缺陷值可取L/300 直至达到设计荷载水平下的平衡为止 并考虑初始残余应力 y 当轴力较大时通常高估其刚度 cy 直接分析设计法 故需折减其刚度 y 一般来说 另一方面也为新材料 4 按本标准第5.2.1条