钢结构高等分析理论研究综述

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1、钢结构工程研究囝《钢结构》12004增子Ij钢结构高等分析理论研究综述唪王连坤郝际平李文岭陈红英石晶张俊峰(题安建筑科技大学，匿安T10055)揍娶；本文概述了现黔彀锈结掏设诗方法麴局限撬及影响镪维搀整体极限承载缝力的几释葚募线性因素，介绍了综合考虑这些豳索的高等分析理论的概念、盎要研究方法、当前的研究现状及存在的闯题和将来豁发麓憨势。失瓣这辫理论进行受深入靛硪究及其在王程设专}孛熬广泛应耀提供了基础。关键词，离等分析，爨僬区，塑瞧较，极限承载力1概述钢结构设计方法经历了髓容许应力设计法(ASD--AllowableS

2、ccssDesign)经过塑性设计法(PD--PlasticDesign)到现在广泛应用的荷载抗力系数设计方法(LRFD--LoadandResistanceFactorDesign)的转变过程器碍1．容许斑力设计法采用一阶弹性分析计算内力，通过构{孛的相关方程考虑几何非线性的影响；浆性设计法对结构进行一阶塑性铰分析，允许结构中出现内力重分布，僵没有考虑几何菲线性和渐变塑性效应的影响；荷载抗力系数设计方法则通过对～阶弹性分析进行放大或直接二阶弹性分析来考虑几何非线性效应，其最大不同之处在子它是一种以概率理论为基础的极限

3、状态设计方法，用概率及统计学的方法引入了蓿载抗力系数来度量结构灼抗力秘萄载对结构的综会效应。但这静设计方法实际是戳组成框絮的籽件为基础来安排的，鞠设计是在杆件级别上进行的，只是依靠雩

4、入的有效长度系数来度量结构蹩体与其组成杆件之间的相互作用【5】【6】(图1)，虽然颇为实用葶n流行，但有很大的局辍性[5-9l。首先，由于它不能直接考虑单个构件与结擒整体之间的强度及稳定方面的相互作用，所以不熊精确的预测结构的失效模式。众所髑鲡，结构体系的实际实效模式与傣为确定有效长度系数K基础的弹性屈麓失效模式几乎完全不闷。圊曩尊，确定

5、K系数的过程过乎繁琐，鼠不方便使用计算机进行计算。更重要的是当前两阶段设计方法豹台理性：通过～阶线弹性理论分析计算结构在各种葡载作用下的内力，邸结构分析；然后再将结构分析求褥的内力用极限状态理论的相关方稷进行逐个杆件的截萄验算，即构件设计。这种设计方法缺陷之一就是结构悫力分柝横式与构件承载力计算模式不一致：极限状态理论在构俘截面的演算中考虑了材料本构关系的非线性，僵用予结构分析的弹性理论只髓粗略酌给蹴结构的整体爱应，它不能考虑各种非线性因素在整体结构中引起的内力分布现象。而按线弹性理论分析求得的结构番构件内力’蓄家裔然

6、科学罄金蜜勖磺磊．璞鬻批准号：S∞7S醇8作者简奔：至连坤(1977一)。舅，在读媾女，生要觚搴镶结构理论及设圣}攘关磷究．7钢黠甓工程研究◇《镢骛捣》2004增稍并不是该橱{譬遮戮鳃掇羧承载爽醣戆实辩逡力，爨她誉缝礁镶耩鸯好转都毙毒效建承担结构的设计荷载。簿二个缺珞是不能对结构进行毙全妁熬体分拼，蕊必须采慝嫂范中麴诗算公式对单梅{串避褥强度糨稳定骏冀。、Ij，结构掏称绪拇俸系霾

7、绥瓣豁装蒜篱释裰燃鬻图2分析设计方法礤统一到谠计中的实耀方浚。随慧计算戡羧术及糨美较搏的迅速发展，燮接设计方法《举邋过诗冀K寨数)俸为姿嚣设

8、计方法鹣替代，越来越曩骞嚷警{力帮帮攥豫魏，谗多磷究者耨烹程郝提出了结构=阶非弹性的高等分析理论，离褥分析憝拯通过糕确的一次鼍暑线性分橱，完藩熬毒纛结穗鹬二黢效嶷及箕簸羧素鹃嚣璃，窕藏委蕊薄魏歉设诗耩侉戆忑撂￡蠲。蠹予它分析时能充分描述结构祭统及幸句件的强艘和稳定性，蛊接的考艨缝构敕挂料嚣线性耧几何菲绫毪缝麓，瓢蕊避免对辏箨翡承羲秀避孬逐个熬安垒验算，鬣班太大篱怨谶诗蓬疆，其姆传统设计方法的比较磷翮(图2)。离镶分析包括塑性区法【搏1翱、弹燮缝铰法㈣旧、名义蕊载望镶铰法f1鞭耀、耩纯懿鎏热铰法泌端鞋及携鋈性嚣法澄嚣赫l

9、等，这蓬方法没英苓霾的改谶形式帮摩了非线性闲素擞鹰鼗耧羧余残力弓l起塑性猩截面糊杆长方向的扩展8泶～溅一长一舞一竺蕊鳖一髯较镰一一计；嚣一钢结携工程辑究囝《镪结构》2004增割16]H3·151120][25-32】、二阶效应胁371、几何缺陷‘38411、举刚性连接‘27114M51、节点域剪切变形【321f引9】等对结构整体极陵承载力静影响。并鼠邑骞大爨静结慕被证实蔼置被规范所采震。涣犬秘旺规范AS4100t501最早采用了高等分析邀一方法，允许使用高等分析而不需要进行强度验算。弼勰熬敬溯统一魏范EC3‘52’毪允

10、许采震蓠等分橱方法。2影晌掇限承载能力的非线性因素影嫡绩麴掇限承载宠熬嚣索主要包捶：材料攀线健秘翘旃鞋线性。材料葛基线性急括麦予弯曲和残余威力影响出现的塑性在截面和秆长方向的扩展(渐变屈服)，几何非线性方面包括二除效应(P-8效应葶爨P．A效应)耩足{毒缺赡，另扑则还鸯梁拄的攀剐性连接和节点域的剪切变形。2．{弯麴疑羧余盛是效癜宽