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第1章 绪论1

1.1 钢结构设计方法的发展与评价2

1.1.1 容许应力设计法2

1.1.2 塑性设计法3

1.1.3 基于结构构件的极限状态设计法3

1.1.4 基于结构整体的系统可靠度设计法4

1.2 钢框架体系非线性分析方法综述5

1.2.1 塑性区模型5

1.2.2 塑性铰模型5

1.2.3 非线性集成设计与分析6

1.3 影响钢框架结构极限承载力的非线性因素及处理7

1.3.1 几何非线性7

1.3.2 塑性扩展7

1.3.3 残余应力8

1.3.4 初始几何缺陷8

1.3.5 节点的半刚性连接10

1.3.6 局部屈曲11

1.3.7 弯扭屈曲11

1.3.8 节点域剪切变形11

1.4 国内外高等分析方法的研究现状11

1.4.1 高等分析与设计方法概述11

1.4.2 高等分析方法的研究现状12

1.4.3 钢结构高等设计中存在的问题13

第2章 现行钢结构设计方法对比研究14

2.1 引言14

2.2 一阶弹性分析与二阶弹性分析14

2.3 单层单跨框架设计16

2.3.1 设计资料与荷载汇集16

2.3.2 一阶弹性分析17

2.3.3 近似二阶弹性分析18

2.3.4 高等分析与设计方法20

2.4 6层单跨框架设计24

2.4.1 设计基本条件24

2.4.2 一阶弹性分析26

2.4.3 近似二阶弹性分析27

2.4.4 高等分析与设计方法29

2.5 三跨20层框架支撑结构设计35

2.5.1 设计基本条件35

2.5.2 一阶弹性分析37

2.5.3 二阶弹性分析40

2.5.4 高等分析42

第3章 考虑随机初始几何缺陷的分析方法研究46

3.1 引言46

3.2 现有工程结构中初始几何缺陷的实测统计46

3.2.1 钢框架和巨型框架结构46

3.2.2 钢框架—支撑结构47

3.2.3 钢框架—混凝土核心筒混合结构50

3.2.4 统计结果分析53

3.3 考虑随机缺陷的分析方法54

3.3.1 蒙特卡罗法54

3.3.2 拉丁超立方抽样56

3.3.3 考虑随机缺陷方法的程序实现57

第4章 考虑初始几何缺陷的钢结构体系试验研究60

4.1 概述60

4.2 试件设计60

4.2.1 构件尺寸和荷载大小的选择60

4.2.2 主体设计62

4.2.3 细节设计62

4.3 加载装置和加载制度64

4.3.1 加载装置64

4.3.2 加载制度65

4.4 测点布置66

4.5 材性试验67

4.6 初始几何缺陷的测量68

4.7 试验现象69

4.7.1 试验模型Ⅰ69

4.7.2 试验模型Ⅱ71

4.8 有限元分析结果与试验结果比较73

4.8.1 有限元模型74

4.8.2 初始几何缺陷和材料属性74

4.8.3 有限元与试验比较74

第5章 多高层钢框架结构的变形性能研究78

5.1 引言78

5.2 多高层钢框架结构的计算模型78

5.2.1 结构选型78

5.2.2 荷载汇集78

5.3 参数设计及截面尺寸确定80

5.3.1 框架高宽比80

5.3.2 二阶效应参数81

5.3.3 框架柱长细比82

5.3.4 梁柱总线刚度比85

5.3.5 参数组合和工况编号87

5.4 单跨框架全过程高等分析88

5.4.1 有限元模型88

5.4.2 极限荷载因子89

5.4.3 变形性能的概率统计90

5.4.4 与规范分析方法比较96

5.5 双跨框架全过程高等分析101

5.5.1 有限元模型101

5.5.2 极限荷载因子102

5.5.3 变形性能的概率统计102

5.5.4 与规范分析方法比较106

5.6 三跨框架全过程高等分析110

5.6.1 有限元模型110

5.6.2 变形性能的概率统计111

5.6.3 与规范分析方法比较114

第6章 多高层钢框架支撑结构变形性能研究118

6.1 引言118

6.2 考虑随机初始几何缺陷的分析方法118

6.2.1 现行规范方法118

6.2.2 蒙特卡罗法119

6.2.3 拉丁超立方抽样技术120

6.2.4 考虑随机初始几何缺陷建模方法120

6.3 多高层钢框架支撑结构的计算模型121

6.3.1 结构选型121

6.3.2 荷载汇集121

6.4 参数设计及截面尺寸确定123

6.4.1 框架高宽比123

6.4.2 二阶效应参数124

6.4.3 框架柱长细比125

6.4.4 梁柱总线刚度比126

6.4.5 参数组合和工况编号127

6.5 双跨框架支撑结构全过程高等设计分析127

6.5.1 有限元模型127

6.5.2 极限荷载因子129

6.5.3 变形性能的概率统计129

6.5.4 与规范分析方法比较133

6.6 三跨框架支撑结构全过程高等设计分析137

6.6.1 有限元模型137

6.6.2 极限荷载因子138

6.6.3 变形性能的概率统计138

6.6.4 与规范分析方法比较141

6.7 四跨框架支撑结构全过程高等设计分析145

6.7.1 有限元模型145

6.7.2 变形性能的概率统计146

6.7.3 与规范分析方法比较149

第7章 实用钢结构直接分析与设计方法研究153

7.1 引言153

7.2 实际缺陷在高等设计中的考虑建议153

7.3 高等设计中变形限值的判别标准154

7.3.1 结构的适用性154

7.3.2 适用性验算的判别标准154

7.3.3 高层框架结构二阶侧移的实用计算156

7.4 基于变形性能的实用高等设计方法159

7.4.1 结构变形计算的加载过程159

7.4.2 实用高等设计方法过程160

7.4.3 适用范围和设计建议161

7.4.4 设计方法的不足162

7.5 算例应用及验证163

7.5.1 6层单跨框架163

7.5.2 16层双跨框架163

7.5.3 4层三跨框架165

7.5.4 20层三跨框架166

附录A 单层单跨框架计算过程168

附录B 六层单跨框架计算过程173

附录C 荷载汇集177

附表D 框架结构参数设计182

附录E 单跨框架变形性能的概率统计188

附录F 双跨框架的全过程分析191

附录G 三跨框架的全过程分析197

附录H 集中风荷载标准值202

附录I 框架-支撑结构参数设计206

附录J 框架的全过程分析212

附录K 二阶侧移实用计算公式与有限元结果比较218

参考文献221