高层钢结构框架整体稳定性分析

摘要

在目前的钢结构设计中,国内外学者大多数采用计算长度法即通过控制柱的稳定性从而控制钢框架的稳定性。而随着钢结构的发展由于计算长度法本身的局限性这种方法已逐渐不被人采用,钢框架的稳定问题应该从整体进行分析。本文首先通过对一个单跨三层钢框架进行二阶弹性分析,得出通过运用二阶弹性分析所得出的结果比一阶弹性分析更接近真实情况。对三个15层的正常钢框架、平面楼板刚度不连续的钢框架、层高有变化的钢框架进行ANSYS对比分析,得出平面楼板刚度不连续的钢框架第三、四、五层为薄弱层,而层高有变化的钢框架对结构的极限承载力影响最大。在ANSYS的屈曲分析中对薄弱层进行稳定验算,得出薄弱层未失稳。在非线性分析时,钢框架只考虑材料非线性比同时考虑材料及几何非线性得出的荷载-位移曲线误差大;在同一荷载参数下,层高改变的钢框架结构的位移比正常的钢框架结构的位移大,在弹性状态下,对于结构发生破坏的可预知性较好。通过对平面楼板刚度不连续的钢框架进行地震作用下的动力分析,得出该钢框架结构的动力稳定临界荷载域为1000-1400gal。

目录

致谢

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 高层钢框架结构简介

1.2 稳定性的定义

1.3 稳定与强度的联系与区别

1.4 钢结构稳定研究现状

1.5 钢框架的分析设计方法

1.5.1 计算长度法

1.5.2 高等分析法

1.6 本文的主要研究工作

2 弹塑性稳定及非线性分析

2.1 弹性稳定分析的单元刚度方程

2.2 弹塑性铰模型

2.3 非线性分析方法

2.4 小结

3 钢框架稳定设计方法

3.1 侧移刚度与抗侧刚度

3.2 层稳定系数法

3.3 二阶弹性分析的简化设计方法

3.4 小结

4 钢框架结构的静力分析

4.1 ANSYS 介绍

4.1.1 BEAM188 单元

4.1.2 SHELL41 单元

4.2 设计算例

4.3 小结

5 钢框架结构的稳定性分析

5.1 稳定性分析研究基本理论

5.2 稳定屈曲分析及初始缺陷分析方法

5.3 结构的线性屈曲及非线性屈曲分析

5.4 高层结构算例非线性屈曲分析

5.5 地震作用下的动力分析

5.5.1 动力失稳机理

5.5.2 地震反应分析方法

5.5.3 地震作用下的动力分析

5.6 小结

结论

参考文献

作者简历

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