30
2014
05

二阶分析的类型及规范实现

二阶分析的类型

由于结构二阶效应的存在,往往使得结构分析模型变成非线性。要考虑二阶效应,结构分析的结果就应包括弯矩、剪力和轴力的放大作用,而且分析往往需要迭代。概念上来讲,结构具有两种形式的内力放大,以及至少三种以上用以考虑这些内力放大作用的分析模型和分析方法1

两种形式的内力放大:

  • 摇摆放大(Sway Amplification):楼层侧移随二阶效应的影响而不断增大,进而柱内与侧移有关的弯矩及其它内力被放大。这种类型的放大几乎全部来自于P-Δ效应(区别于P-δ效应),对无支撑框架的柱端弯矩影响很大。

  • 非摇摆放大(Non-sway Amplification):二阶效应使柱子自身和长度方向上的变形加大,进而柱内弯矩被放大。这种类型的放大来自于P-δ效应,对支撑框架的柱内弯矩影响最大。

根据考虑内力放大的方式不同,二阶分析具有如下三种不同的分析方法:

  1. "Double-B"分析:分析过程采用小变形分析,分别用放大系数$B_s$和$B_n$来考虑“摇摆放大”和“非摇摆放大”;

  2. "Single-B"分析:分析模型中直接考虑P-Δ效应的“摇摆放大”部分,用放大系数$B_n$来考虑“非摇摆放大”;

  3. "Zero-B"分析:分析模型中直接考虑P-Δ效应的所有影响(“摇摆放大”和“非摇摆放大”)。

《砼规》和《高规》中二阶分析的方法
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24
2014
05

结构的二阶分析与二阶效应

二阶分析与二阶效应

结构的非线性特性主要有:材料非线性、几何非线性和边界非线性等。所说的二阶效应属于几何非线性的范畴。与几何非线性有关的三种分析类型1

  1. 小变形分析。平衡条件在结构变形前的位置构建,单元协调关系(位移函数)假定为线性。这是一种极端情况,条件是结构变形很小,因而可以忽略几何非线性的影响。

  2. 大变形分析。平衡条件在结构变形后的位置构建,单元协调关系(位移函数)为非线性。这也是另一种极端情况,结构变形大到一定程序,其几何非线性影响不可忽略。

  3. P-Δ分析。平衡条件在结构变形后的构建(通过一些近似处理),单元协调关系(位移函数)假定为线性。这是一种中间情况,近似考虑了几何非线性的影响。

小变形分析通常称为“一阶分析”,而大变形分析和P-Δ分析即是“二阶分析”,二阶分析可以得到结构上的重力或构件中的轴压力在变形后的结构或构件中引起的附加内力和附加变形。结构或构件中的附加内力和附加变形就是由几何非线性产生的二阶效应。

二阶效应的表现形式

建筑结构中的二阶效应有两种表现形式:P-Δ效应和P-δ效应。看一个简单的悬臂柱的例子:

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30
2007
06

几何刚度初始荷载和初拉力的比较-MIDAS

前几天贴过一个“MIDAS初始荷载的说明”,近日又在网上发现一个总结得比较好的表格,共享之,只是不知是不是官方的资料: 点击查看(PDF)
13
2007
06

MIDAS中初始荷载的说明

(本文自网上文章修改整理,不对之处请指正^_^) 从MIDAS6.71版本开始,在“荷载/初始荷载”中,分为大位移和小位移两项,其内又分为几何刚度初始荷载、初始荷载控制数据、初始单元内力3项内容(如下图所示)。其作用分别如下:

初始内力菜单

06
2007
06

MIDAS中索单元预应力的施加方法

最近用MIDAS计算单索幕墙,发现MIDAS中提供了好几种对索施加预应力的方法,简单总结如下: 1.定义索的初拉力或Lu/L: 此方法需要在定义索单元时输入索的初拉力值或Lu/L,个人感觉类似于ANSYS中的给LINK单元定义实常数里的"Initial Strain"。需要指出的是MIDAS里的Lu/L和ANSYS里的"Initial Strain"不是一个概念:Midas中,Lu指索没有内力时的自由长度;L指索的初始状态长度(实际就是索单元两个节点的空间直线距离)。当Lu/L大于1时索初始处于松弛状态,当Lu/L小于1时索初始处于张紧状态,于是依据材料力学的基本知识有:

Lu/L=1-ε (ε指索的初应变:ε=F/EA)

于是初拉力F和Lu/L就有了一个换算关系:

Lu/L=1-F/EA

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