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5,5、直接分析設(shè)計(jì)法5、5.1、當(dāng)采用直接分析設(shè)計(jì)法時(shí).可以直接建立帶有初始幾何缺陷的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件單元模型,也可以用等效荷載來替代，在直接分析設(shè)計(jì)法中 應(yīng)能充分考慮各種對結(jié)構(gòu)剛度有貢獻(xiàn)的因素、如初始缺陷.二階效應(yīng)。材料彈塑性.節(jié)點(diǎn)半剛性等。以便能準(zhǔn)確預(yù)測結(jié)構(gòu)行為 采用直接分析設(shè)計(jì)法時(shí).分析和設(shè)計(jì)階段是不可分割的,兩者既有同時(shí)進(jìn)行的部分。如初始缺陷應(yīng)在分析的時(shí)候引入，也有分開的部分,如分析得到應(yīng)力狀態(tài).再采用設(shè)計(jì)準(zhǔn)則判斷是否塑性。兩者在非線性迭代中不斷進(jìn)行修正、相互影響.直至達(dá)到設(shè)計(jì)荷載水平下的平衡為止，這也是直接分析法區(qū)別于一般非線性分析方法之處.傳統(tǒng)的非線性強(qiáng)調(diào)了分析卻忽略了設(shè)計(jì)上的很多要求.因而其結(jié)果是不可以.直接 作為設(shè)計(jì)依據(jù)的.由于直接分析設(shè)計(jì)法已經(jīng)在分析過程中考慮了一階彈性設(shè)計(jì)中計(jì)算長度所要考慮的因素.故不再需要進(jìn)行基于計(jì)算長度的穩(wěn)定性驗(yàn)算了 對于一些特殊荷載下的結(jié)構(gòu)分析.比如連續(xù)倒塌分析、抗火分析等 因涉及幾何非線性,材料非線性 全過程彈塑性分析，采用一階彈性分析或者二階P.彈性分析并不能得到正確的內(nèi)力結(jié)果、應(yīng)采用直接分析設(shè)計(jì)法進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì).直接分析設(shè)計(jì)法作為一種全過程的非線性分析方法、不允許進(jìn)行荷載效應(yīng)的迭加 而應(yīng)采用荷載組合進(jìn)行非線性求解。5 5。2,二階P.δ彈性分析是直接分析法的一種特例.也是常用的一種分析手段 該方法不考慮材料非線性 只考慮幾何非線性.以第一塑性鉸為準(zhǔn)則、不允許進(jìn)行內(nèi)力重分布.5.5 3,二階彈塑性分析作為一種設(shè)計(jì)工具,雖然在學(xué)術(shù)界和工程界仍有爭議。但世界各主流規(guī)范均將其納入規(guī)范。以便適應(yīng)各種需要考慮材料彈塑性發(fā)展的情況,工程界常采用一維梁柱單元來進(jìn)行彈塑性分析.二維的板殼元和三維的實(shí)體元因涉及大量計(jì)算一般僅在學(xué)術(shù)界中采用.塑性鉸法和塑性區(qū)法是基于梁柱單元的兩種常用的考慮材料非線性的方法。本條規(guī)定針對給定的設(shè)計(jì)目標(biāo)。二階彈塑性分析可生成多個(gè)塑性鉸.直至達(dá)到設(shè)計(jì)荷載水平為止、對結(jié)構(gòu)進(jìn)行二階彈塑性分析 由材料和截面確定的彎矩，曲率關(guān)系、節(jié)點(diǎn)的半剛性直接影響計(jì)算結(jié)果、同時(shí)分析結(jié)果的可靠性有時(shí)依賴于結(jié)構(gòu)的破壞模式、不同破壞模式適用的非線性分析增量、迭代策略可能不一樣.另外.由于可靠度不同 正常荷載工況下的設(shè)計(jì)和非正常荷載工況下的設(shè)計(jì)，如抗倒塌分析或罕遇地震作用下的設(shè)計(jì)等.對構(gòu)件極限狀態(tài)的要求不同.一般來說。進(jìn)行二階彈塑性分析應(yīng)符合下列規(guī)定.1 除非有充分依據(jù)證明一根構(gòu)件能可靠地由一個(gè)單元所模擬,如只受拉支撐 一般構(gòu)件劃分單元數(shù)不宜小于4、構(gòu)件的幾何缺陷和殘余應(yīng)力應(yīng)能在所劃分的單元里考慮到,2。鋼材的應(yīng)力,應(yīng)變曲線為理想彈塑性,混凝土的應(yīng)力,應(yīng)變曲線可按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn),混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范、GB。50010的要求采用，3、工字形,H形,截面柱與鋼梁剛接時(shí).應(yīng)有足夠的措施防止節(jié)點(diǎn)域的變形,否則應(yīng)在結(jié)構(gòu)整體分析時(shí)予以考慮。4，當(dāng)工字形,H形。截面構(gòu)件缺少翹曲扭轉(zhuǎn)約束時(shí)、應(yīng)在結(jié)構(gòu)整體分析時(shí)予以考慮。5?？砂船F(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)、建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范,GB 50009的規(guī)定考慮活荷載折減、抗震設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，采用重力荷載代表值后.不得進(jìn)行活荷載折減，6 應(yīng)輸出下列計(jì)算結(jié)果以驗(yàn)證是否符合設(shè)計(jì)要求.1,荷載標(biāo)準(zhǔn)組合的效應(yīng)設(shè)計(jì)值作用下的撓度和側(cè)移，2、各塑性鉸的曲率，3,沒有出現(xiàn)塑性變形的部位，應(yīng)輸出應(yīng)力比、5、5。7、直接分析設(shè)計(jì)法是一種全過程二階非線性彈塑性分析設(shè)計(jì)方法,可以全面考慮結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的初始缺陷.幾何非線性，材料非線性等對結(jié)構(gòu)和構(gòu)件內(nèi)力的影響 其分析設(shè)計(jì)過程可用式，8、來表達(dá)、用直接分析設(shè)計(jì)法求得的構(gòu)件的內(nèi)力可以直接作為校核構(gòu)件的依據(jù)，進(jìn)行如下的截面驗(yàn)算即可，直接分析法不考慮材料彈塑性發(fā)展、或按彈塑性分析截面板件寬厚比等級不符合S2級要求時(shí)，Mcx、γxWxf。Mcy、γyWyf，按彈塑性分析。截面板件寬厚比等級符合S2級要求時(shí),Mcx,Wpxf。Mcy.Wpyf.式中。N。構(gòu)件的軸力設(shè)計(jì)值、N.A.構(gòu)件的毛截面面積，mm2,Mx My 繞著構(gòu)件x、y軸的一階彎矩承載力設(shè)計(jì)值。N mm,Wx。Wy、繞著構(gòu)件x，y軸的毛截面模量。mm3.Wpx,Wpy、繞著構(gòu)件x,y軸的毛截面塑性模量,mm3。γx。γy，截面塑性發(fā)展系數(shù),x,y,由于結(jié)構(gòu)在荷載作用下的變形所產(chǎn)生的構(gòu)件兩端相對位移值 mm，xi、yi.由于結(jié)構(gòu)的整體初始幾何缺陷所產(chǎn)生的構(gòu)件兩端相對位移值、mm,δx、δy。荷載作用下構(gòu)件在x.y軸方向的變形值，mm δx0，δy0.構(gòu)件在x，y軸方向的初始缺陷值.mm,值得注意的是,上式截面的N、M相關(guān)公式是相對保守的。當(dāng)有足夠資料證明時(shí)可采用更為精確的N.M相關(guān)公式進(jìn)行驗(yàn)算、5、5 8.本條對采用塑性鉸法進(jìn)行直接分析設(shè)計(jì)做了補(bǔ)充要求。因塑生鉸法一般只將塑性集中在構(gòu)件兩端 而假定構(gòu)件的中段保持彈性，當(dāng)軸力較大時(shí)通常高估其剛度,為考慮該效應(yīng) 故需折減其剛度.5。5，9，本條對采用塑性區(qū)法進(jìn)行直接分析設(shè)計(jì)給出了一種開放性的方案,一方面可以精確計(jì)算出結(jié)構(gòu)響應(yīng),另一方面也為新材料，新截面類型的應(yīng)用創(chuàng)造了條件,