同济大学-高等钢结构和组合结构-塑性设计和抗震性能

《同济大学-高等钢结构和组合结构-塑性设计和抗震性能》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、《高等钢结构原理》第3章塑性设计第4章抗震性能作业目录1第3.1b题11.1剪力对受弯截面的极限抗弯承载力的影响11.2钢材应力-应变曲线强化对受弯截面的极限抗弯承载力的影响52第3.2c题73第3.3c题93.1各种塑性铰、塑性区方法的概念、假设和使用情况93.1.1典型弹塑性铰法93.1.2等效荷载塑性铰法93.1.3精化塑性铰法103.1.4伪塑性区法103.1.5改进塑性铰法113.1.6典型塑性铰区法113.1.7准塑性铰区法123.2各种塑性铰、塑性区方法的研究和应用进展124第3.4a题154.1模型的建模154.1.1截面选取154.1.2模型建立164.2结果与分析174.

2、2.1应力与变形云图174.2.2无量纲位移和弯矩图214.2.3无量纲极限弯矩对比图214.3结论和收获225第3.5a题235.1模型建立235.1.1建模-2层单跨平面框架235.1.2建模-4层单跨平面框架245.2有限元计算结果255.2.1结果-2层单跨平面框架265.2.2结果-4层单跨平面框架285.2.3综合结果对比305.3分析316第4.1b题326.1滞回曲线的理解326.2算例分析337第4.2a题357.1钢支撑的滞回曲线特点357.2钢支撑的滞回曲线模拟要点367.3钢支撑滞回曲线模拟378第4.3a题388.1屈曲约束支撑的构成与原理388.2屈曲约束支撑研究

3、与设计现状408.2.1试验与理论研究408.2.2设计现状和工程应用419第4.4b题439.1目前的抗震设计的局限性449.2基于性能的结构抗震设计的优点459.3基本思想和基本步骤459.3.1基本思想459.3.2基本步骤459.4性能目标459.4.1地震水平469.4.2性能水平469.4.3性能目标的确定469.5设计方法469.5.1承载力设计方法469.5.2基于位移的设计方法469.5.3能量设计方法479.6目前存在的困难479.7国内外研究进展4810参考文献491第3.1b题题目：简述剪力和钢材应力-应变曲线强化对受弯截面的极限抗弯承载力的影响。解答：1.1剪力对受

4、弯截面的极限抗弯承载力的影响梁截面上兼有正应力和剪应力时，屈服准则是：3.1.1因此，当截面上存在剪应力时，至少有一部分正应力还未达到时就完全进入塑性。但是梁截面完全进入塑性时，其正应力和剪应力分布的精确计算比较复杂，往往采用一些简化图式来分析。对于工字形截面梁，常有以下几种简化计算图式：(1)假定假定梁翼缘和腹板同样承担弯曲正应力和剪应力，即整个截面上正应力都是，剪应力都是，如下图所示：图3.1b-1完全屈服的关系式为3.2.2根据剪力流的方向，腹板剪力为：3.2.3使腹板受剪屈服的剪力则为：3.2.450以上屈服的关系式比较简单，但翼缘的正应力低于，偏于保守。(1)假设翼缘正应力为，腹板

5、正应力低于，同时假设翼缘没有剪应力，而腹板应力满足公式3.2.2，如下图所示：图3.1b-2则可得：3.2.5式中为腹板全塑性弯矩，即。这一相关公式只适用于的范围。(2)腹板只有部分高度承受剪力，如下图所示：图3.1b-3上图显示了该种类型的两种具体正应力和剪应力分布方式。前一种方式，正应力在梁上下边缘一定范围内为，腹板中间没有正应力而承受剪应力；后一种方式，正应力在梁上下边缘一定范围内为，在腹板中间一定范围内呈线性变化，而剪应力呈曲线变化。剪应力使塑性弯矩降低的程度和梁的荷载类型以及高跨比有关。从比较保守的式3.2.2出发，设，可得503.2.6此式右端代表塑性弯矩降低系数，它和及两个因素

6、有关，且这两个因素愈大，降低得愈多。其中和荷载情况有关，可以看成是个等效悬臂梁的长度，它的影响通常由无量纲化的来表现；则和截面尺寸有关，愈大，随之增大，其中是腹板面积，是翼缘面积。以在跨度中央承受集中荷载的梁为例，如下图所示。图3.1b-4在中央截面处，代入可得3.2.7当，时，得当，时，得此梁中央截面弯矩和剪力都是最大值，塑性弯矩只下降6.3%和2.3%，按公式3.2.6，比上述情况不利的是承受两个对称集中荷载的梁，如下图所示。原因是荷载距支点近，值小，所以算的的塑性弯矩要下降多一点。然而，由于材料存在硬化阶段，以及剪力影响只出现在梁的很小的范围内，梁中段剪力为0，因此梁所能承受的弯矩并不

7、会下降。50图3.1b-5从上图可以看出，达到这一弯矩后梁的承载能力并未穷竭，载还可继续增大，甚至超过值。由其他试验结果也可以得知，简支梁承受一集中荷载者，最大弯矩都超过，承受两个集中荷载者大部分达到或超过，但也有一部分的梁未达到。多数设计规范对塑性开展的梁未对剪应力值作特殊限制，有的规范虽不对剪应力做特殊限制，却要求不得小于一定限度，即3.2.8还有规范以屈服条件为准，限制弯矩最大截面的剪应力不超过，其中是