平面鋼框架結構非線性分析及整體可靠度設計理論研究.pdf

1、結構工程研究者日益認識到在結構設計中首先應注重的是結構整體而非單根構件的承載性能.由于現(xiàn)行規(guī)范存在這方面的缺陷,在過去十年關于鋼結構的非線性分析與設計研究中,高等分析與設計受到了廣泛重視.高等分析是精確的結構整體二階非彈性全過程分析,而高等設計為基于高等分析的設計.在鋼結構設計中運用高等分析與設計,可以在結構分析中直接評價結構整體的承載能力而無需進行構件驗算,同時還可以保證結構的安全性和經(jīng)濟性.但是在以前的鋼結構設計中,無法保證結構體系

2、的可靠度水平.本文的研究目標包括:考慮各種非線性因素的平面鋼框架結構的高等分析;提出一種簡便高效的計算鋼框架結構體系可靠度的方法,并基于結構體系可靠度評價提出平面鋼框架結構的高等設計公式.為了實現(xiàn)平面鋼框架結構的高等分析,本研究首先推導了同時包含軸力和剪切變形影響以及考慮桿件初始彎曲和弓形效應的平面梁單元彈性剛度方程.并在此基礎上建立了帶有跨中塑性鉸的平面梁單元非彈性分析模型.這一非彈性分析模型可以考慮剪切變形、板件局部失穩(wěn)、截面塑性逐

3、步擴展、塑性沿桿長方向的分布、材料強化、初始幾何缺陷和殘余應力等非線性因素的影響.為驗證平面鋼框架結構高等分析程序的精度,在同濟大學靜力結構試驗室進行了兩榀單跨兩層平面鋼框架結構的試驗.同時本文還進行了4榀帶有AAC(蒸壓加氣混凝土,Autoclaved Aerated Concrete)填充墻的鋼框架結構在靜力和低周反復荷載下承載性能的理論和試驗研究.本文進一步發(fā)展了計算結構體系可靠度的復合抽樣半解析法.并運用這種方法,在現(xiàn)有統(tǒng)計參數(shù)

4、的基礎上對工程中平面鋼框架結構的體系可靠度進行了比較實際的評價.為了明確在結構高等設計中結構體系的可靠度水平,本研究使用RAD方法,并通過結構體系可靠度評價得到了RAD的實用設計表達式.LRFD、PAD、RAD三種設計方法在典型設計實例中運用的比較表明,RAD方法比LRFD方法更經(jīng)濟合理,而RAD方法比PAD方法所體現(xiàn)的結構體系可靠度水平更明確和一致.RAD方法不僅能克服現(xiàn)行設計規(guī)范的缺陷,并能簡化設計,是一種更先進的鋼結構設計方法.本