手册-结构稳定性(几何非线性)分析

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1、分项操作手册STRAT结构几何稳定性分析(几何非线性)(上海佳构软件科技有限公司，2012/02)序号内容页码一数据准备1二Strat计算2三Plots查看稳定分析结果5四Archi导入稳定分析单元内力8五工程例题9附录典型算例12STRAT软件的几何非线性，采用小应变、大变形理论，采用弧长法控制加载，以计算结构屈服峰值点，并跟踪屈服后的结构受力、变形性能。几何稳定性分析中，对结构上施加的荷载，首先分级增量加载。在每一级增量加载内，进行迭代计算，使外荷载与结构实际抗力达到平衡。在增量加载以及在一级增量内的迭代计算过程中，程序会根据结构的刚度变化，调整加载水平。基本上刚度大则加载幅度大，进入非

2、线性后刚度小则加载幅度小。这种与结构刚度、变形相关的增量加载幅度的调整，依据弧长法确定。几何稳定性分析中，采用比例加载方法，即每步加载均按照全部作用荷载的比例确定。已经施加的荷载与全部荷载的比例，即为加载水平。一、数据准备稳定分析不需要特别的数据准备。在常规工程设计模型基础上不做任何改动，即可进行几何稳定性分析。结构数据方面：工程模型中的自由度释放(铰接、二力杆等)、支座约束、节点弹簧等，在稳定性分析中依然有效。模型中各类刚度调整系数，包括扭转刚度折减、连梁刚度折减、楼板的翼缘作用，由于是针对混凝土结构，在稳定分析中均被忽略。STRAT可以对整体结构进行稳定性分析。网架、网壳、桁架等柔性结构

3、，一般均支撑于其它框架、剪力墙结构等主体结构之上。稳定分析中，可以针对整个结构进行计算，而不必建立针对柔性结构的单独模型。如下图各类结构，均可直接计算。荷载数据方面：几何稳定分析忽略如下荷载：1)水平动力反应谱、竖向动力反应谱；2)忽略竖向荷载的分层模拟施工；3)忽略移动荷载。除此之外，各类荷载均可以参与稳定性分析，包括：1)直接导算到单元、节点荷载(恒活重力荷载、风荷载、水压、土压、不作为移动荷载的吊车荷载)；2)需要特别计算的荷载(温度荷载、预应力荷载)。1分项操作手册二、Strat计算菜单：非线性计算几何非线性按钮：启动命令之后，首先弹出如下对话框，设置计算参数。图1、计算参数设置2

4、.1计算参数设置分级加载步数：该参数表示加载的一般幅度。首次增量加载采用该值，后续的计算会根据非线性变形状态动态调整加载幅度。如果结构进行非线性变形，实际的增量加载步数会大于该值。较大的分级加载步数，更有利于逼近峰值点和跟踪下降段。程序隐含步数是20，如果计算不收敛，可以增大步数(如50)。如果不需要逼近峰值点和跟踪下降段，或者估计全部加载后结构不会屈服，加载步数不宜过大，以节省计算时间。荷载放大系数：结构模型中的荷载，一般是工程设计荷载。如果需要分析超过该荷载下结构是否会失稳，输入大于1的系数，则所有荷载均乘以该系数后再加载。计算结束条件：这是重要的计算过程控制参数。当荷载较小，全部加载结

5、束后结构仍然不会屈服，计算自然中止，则该参数不起作用。当荷载较大、加载过程中结构会屈服，通过该参数控制计算中止的条件。1)加载完毕。结构屈服后继续计算，跟踪下降段，在结构大变形后新的稳定位形上继续加载，直到全部加载技术。需要注意，逼近屈服点和跟踪屈服后下降段，均需要很小的加载步长并反复迭代，需要耗费非常多的计算时间。除非特别需要，一般不需要选择该项。因为实际工程一般不容许结构失稳屈服，也不会利用屈服后的承载力。2)至屈服点。如图2所示A点，即结构屈服临界点，该点一般可以代表工程结构的最大承载水平。一旦程序根据结构的刚度和变形，判断已经逼近屈服点，将中止计算，同时显示已经加载的水平。需要注意，

6、接近屈服点时结构处于不稳定状态，需要极小的加载步长(程序自动调整)和较多的迭代步数。3)刚度降低。如图2所示B点，B点位于屈服点A之前。在Ｂ点中止计算可以避免逼近屈服点所耗费的计算时间，同时结构刚度已经大幅度降低产生较大变形而失去继续承载能力，可以作为实际工程结构的最大承载水平。确定Ｂ点的刚度是结构宏观切线刚度，降低的幅度隐含K/K/110，B02分项操作手册用户可调整。加载完毕加载水平BA(屈服峰值)kB屈服后下降段k0位移图2、结构非线性变形曲线及控制点工况参与系数：结构稳定性分析，可以针对单个荷载工况，也可以几个工况的组合。列表框中显示了工程中已经设定的所有荷载工况，在一次分析中，设

7、定各类工况的参与系数，实现多个工况的组合。程序隐含的工况系数是《荷载规范》规定的该类荷载的准永久值系数。一般情况下，可以直接采用程序隐含的各工况参与系数，并通过荷载放大系数放大2~3倍进行稳定性分析，以判断结构在最常见的受力状态下，是否会失稳。包含初始位移/包含初始内力：研究表明，初始位移和初始内力对结构稳定性能影响显著。初始位移产生的原因是尺寸偏差、结构安装过程的误差。初始内力也称初始应力，构件焊接、制作都