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5。5 直接分析設(shè)計法5 5 1.當采用直接分析設(shè)計法時，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)計法中,應能充分考慮各種對結(jié)構(gòu)剛度有貢獻的因素、如初始缺陷,二階效應.材料彈塑性.節(jié)點半剛性等.以便能準確預測結(jié)構(gòu)行為。采用直接分析設(shè)計法時,分析和設(shè)計階段是不可分割的 兩者既有同時進行的部分,如初始缺陷應在分析的時候引入、也有分開的部分、如分析得到應力狀態(tài)，再采用設(shè)計準則判斷是否塑性、兩者在非線性迭代中不斷進行修正，相互影響.直至達到設(shè)計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)的非線性強調(diào)了分析卻忽略了設(shè)計上的很多要求 因而其結(jié)果是不可以 直接，作為設(shè)計依據(jù)的 由于直接分析設(shè)計法已經(jīng)在分析過程中考慮了一階彈性設(shè)計中計算長度所要考慮的因素，故不再需要進行基于計算長度的穩(wěn)定性驗算了,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 應采用直接分析設(shè)計法進行結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計、直接分析設(shè)計法作為一種全過程的非線性分析方法 不允許進行荷載效應的迭加.而應采用荷載組合進行非線性求解.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、以第一塑性鉸為準則 不允許進行內(nèi)力重分布。5.5.3，二階彈塑性分析作為一種設(shè)計工具。雖然在學術(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行彈塑性分析.二維的板殼元和三維的實體元因涉及大量計算一般僅在學術(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)計目標，二階彈塑性分析可生成多個塑性鉸,直至達到設(shè)計荷載水平為止，對結(jié)構(gòu)進行二階彈塑性分析.由材料和截面確定的彎矩、曲率關(guān)系.節(jié)點的半剛性直接影響計算結(jié)果、同時分析結(jié)果的可靠性有時依賴于結(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)計和非正常荷載工況下的設(shè)計,如抗倒塌分析或罕遇地震作用下的設(shè)計等 對構(gòu)件極限狀態(tài)的要求不同，一般來說 進行二階彈塑性分析應符合下列規(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力應能在所劃分的單元里考慮到、2,鋼材的應力 應變曲線為理想彈塑性.混凝土的應力，應變曲線可按現(xiàn)行國家標準,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 GB，50010的要求采用、3。工字形,H形、截面柱與鋼梁剛接時，應有足夠的措施防止節(jié)點域的變形。否則應在結(jié)構(gòu)整體分析時予以考慮,4。當工字形 H形，截面構(gòu)件缺少翹曲扭轉(zhuǎn)約束時,應在結(jié)構(gòu)整體分析時予以考慮 5。可按現(xiàn)行國家標準,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)計的結(jié)構(gòu)，采用重力荷載代表值后，不得進行活荷載折減 6，應輸出下列計算結(jié)果以驗證是否符合設(shè)計要求，1 荷載標準組合的效應設(shè)計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 應輸出應力比，5,5，7.直接分析設(shè)計法是一種全過程二階非線性彈塑性分析設(shè)計方法 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)計過程可用式,8、來表達、用直接分析設(shè)計法求得的構(gòu)件的內(nèi)力可以直接作為校核構(gòu)件的依據(jù).進行如下的截面驗算即可。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。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,Mcx、Wpxf.Mcy Wpyf.式中 N,構(gòu)件的軸力設(shè)計值，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，當有足夠資料證明時可采用更為精確的N M相關(guān)公式進行驗算、5.5，8、本條對采用塑性鉸法進行直接分析設(shè)計做了補充要求,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、當軸力較大時通常高估其剛度。為考慮該效應。故需折減其剛度。5.5,9.本條對采用塑性區(qū)法進行直接分析設(shè)計給出了一種開放性的方案 一方面可以精確計算出結(jié)構(gòu)響應、另一方面也為新材料。新截面類型的應用創(chuàng)造了條件。