6构建验算外文翻译资料

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6构建验算

6.1概述

本节介绍应进行的构件验算以及如何计算用于这些验算的弯矩图。

第6.2节对初始直构件的一阶弯矩与实际发生的弯矩（包括二阶效应）之间的差异进行了总体介绍。第6.3节描述了即使已证明框架在平面内是稳定的，构件仍可能需要进行平面内屈曲验算的情况。

6.2支柱作用产生的附加弯矩

构件设计中必须考虑几何和残余应力的影响。BS 5950-1使用了等效几何缺陷的概念。

在弹性域中，对于既承受轴向压缩力有承受半正弦分布横向荷载的销端构件，可以用封闭解证明如下关系。如图6.1所示

图6.1支柱作用产生的附加挠度

最大力矩由下式给出：

其中：
	是轴向压缩力
	是初始缺陷

	是一阶弯矩
	是相对于一阶弯矩的挠度
	是二阶挠度
	是弹性临界屈曲载荷。

假定上述关系适用于荷载和弯矩的模式，该方程可用于研究压杆缺陷的代号值应如何应用于二阶分析，即最初使用的是直杆。

法国NAD对ENV1993 - 1 - 1给出了一种分析轴心受压和受弯构件的方法，该方法依赖于这一方程，作为ENV1993 - 1 - 1第5.54条的替代。

二阶分析假设初始直构件将计算最大力矩，如下所示：

因此，有压杆缺陷的二阶和无压杆缺陷的二阶之间的唯一区别是：

因此，要考虑规范支柱缺陷的影响，只需将上述力矩加到为初始直构件计算的二阶弯矩中。在门户的外部件中，这通常很小。在没有施加力矩的内柱中，这是规范缺陷产生的支柱力矩。在椽中，这将增加一个非常小的数量的力矩，可以被认为是由考虑应变硬化和增加可靠性的因素所涵盖的塑性设计的冗余。

6.3面内构件检查

6.3.1概述

对于大多数结构，必须检查所有抵抗轴向压缩的构件，以确保足够抵抗长轴和短轴的屈曲。然而，在通过本书中定义的方法检查门式刚架平面内稳定性时，构件的平面内屈曲不是许多构件的关键设计情况。本节为大多数门式刚架提供了指南，即框架，其中框架周围的弯矩主要来自沿椽分布的荷载，从而产生相对较大的弯矩。在具有以下两个条件的成员中：

（i） 相对较低的轴向压缩，以及

（ii）相对较大的弯矩，该弯矩出现在远离构件中部最大支柱作用力矩的位置。

相对于最大力矩，支柱作用非常小，因此屈曲不是临界失效准则。第6.3.2节给出了通用入口的简化指南，第6.3.3节给出了捆绑入口的简化指南。这两种框架的椽条的导向非常不同。

6.3.2公共入口

普通门是在椽层或椽层附近没有系带的门。在这些框架中，平面内屈曲检查指南可简化如下：

抵抗相邻椽的全部拱腋力矩的椽和柱。

在这些构件中，构件端部的弯矩非常大，但在中间长度处的弯矩要小得多。示例如图6.2所示。

图6.2与端部相比，中等长度处弯矩相对较低的构件

在这些情况下，支柱作用力矩最大，其中一阶弯矩约为最大值的一半。此外，与截面的抗力矩相比，压杆作用力矩相对较小。因此，无需检查这些构件的面内屈曲。

不抵抗相邻椽的全部拱腋力矩的柱。

在不抵抗相邻椽的全部腋力矩的构件中，与施加的弯矩相比，支柱作用力矩可能相对较大。这方面的主要例子是多跨框架的内柱，如图6.3所示。应检查这些构件的面内屈曲。这些构件可由BS 5950-1第4.8.3.3.2（a）（i）条使用BS 5950-1中规定的节段长度L进行检查

第4.7.1.1条。在没有中间面内约束的情况下，从基座到屋檐的高度。有效长度L∣可取为：

对于真正固定的基柱

对于名义上固定的基础柱

对于名义上固定的基础柱。

这些有效长度不是BS 5950-1附录E中的有效长度，因为附录E假设相邻梁通常保持弹性，这在门式椽设计中并不常见。

例外情况是有足够的弯曲能力来抵抗全部腋力矩的柱。这种例外情况的一个例子是构造框架的扩展，使原来的外部柱成为扩展框架的内部柱。另一个例子是柱在水平不同的情况下支撑椽子，柱截面足以抵抗整个腋下弯曲力矩，并且这个部分继续到地基，如图6.4所示。

图6.3典型多跨框架中的内柱

图6.4不同水平的内柱支撑椽

6.3.3捆绑式入口

系杆式门架是在椽层或椽层附近有系杆的门架。该标高处的拉杆会导致椽中产生非常高的轴向荷载，并减少椽中的弯矩，如图6.5所示。

图6.5椽中的系杆门弯矩

椽条中部附近的弯矩接近椽条的阻力矩。这种较大的弯矩发生在最大支撑作用点附近，因此必须用共存弯矩图来检查椽的面内屈曲。这可根据BS 5950-1第4.8.3条进行检查，有效长度为沿椽条从顶点到屋檐/山谷的长度。可使用BS 5950-1第4.8.3.3.2（a）（i）条进行构件检查，将椽条截面视为整个有效长度的常数（即忽略拱腋截面特性的增加），使用从顶点到屋檐/山谷全长的弯矩图来定义BS 5950-1中使用的弯矩值，表26并计算mx。

6.4采用塑性设计的框架的弯矩

6.4.1概述

若应检查框架单个构件的平面内稳定性（见第6.3节），则可直接从弹塑性分析中找到弯矩。

若未使用弹塑性分析，则可近似计算力矩。这可以通过将塑性分析中的力矩和力乘以and;l∕and;p来修改来完成。这是BS 5950-1第5.3.1条中允许的计算平面外屈曲弯矩的方法。如果使用这种方法，必须记住塑料铰链会发生，除非证明不会发生。这只能通过弹性卸载计算来完成，除非and;r llambda;v的减少明显很大。除非证明不会出现塑性铰，否则必须证明构件的稳定性，假设塑性铰出现在倒塌时弯矩图中的相同点。

哪里：

可针对每种荷载情况重新计算，见第4.1节。

如果

如果

（c） 放大矩法

BS 5950-1第5.5.4.4节给出：

可针对每个荷载工况重新计算，见第3.3.3节和

第3.4.3节。

哪里：

（b） 摇摆检查方法：水平荷载

BS 5950-1第5.5.4.2.3节给出：

（见第3.3.2节和第3.4.2节）

and;f的值由下式给出：

（a） 摇摆检查方法：重力荷载

BS 5950-1第5.5.4.2.2节给出：

其中：
	是任意点的设计ULS时刻
	是由一阶塑性分析得出的该点的弯矩
	是所需的负荷率(见下文)
	是来自一阶塑性分析的坍塌系数。

6.4.2摇摆检查和放大力矩法

ULS处框架周围的弯矩（不包括支柱作用产生的力矩）可按如下所示进行计算。

如果通过弹塑性分析进行分析，则弯矩图可通过ULS上方和下方荷载阶跃处的弯矩之间的解释进行计算。

对于其他分析技术，可近似计算力矩（见第6.4.1节），如下所示：。

6.5采用弹性设计的框架弯矩

BS 5950-1第5.5.2条要求弯矩应取线弹性分析值乘以所需荷载系数kappa;r。

如果线弹性分析为一阶分析，则lambda;t的值可通过摇摆检查法或放大力矩法确定。

若线弹性分析为二阶分析，则zr值可取1.0

6.6其他成员检查

门式刚架必须满足BS 5950-1的所有相关要求，包括平面外屈曲检查。然而，本出版物的目的是提供门式刚架平面内稳定性的指南，因此不包括其他检查的详细指南。

其中：
	ULS处的设计弯矩是否排除了支撑作用的影响
	是塑性塌陷机制中该点的弯矩
	并在附录A和附录B中计算Lambda;m的值。请注意，Lambda;PMm等同于第6.3.2节中的Lambda;。

6.4.3迭代法二阶分析

弯矩图可通过ULS以上和以下荷载步计算的弯矩之间的插值计算。

6.4.4“手工”二阶分析

用第5节和第6节的“手”法分析的框架弯矩可计算为：

附录A“手工”常见门户网站的二阶分析

A、 1应用范围和设计步骤

本附录说明了如何在没有二阶软件的情况下对采用塑性设计方法设计的门式刚架的常见形式进行二阶分析。这些门在椽层或椽层附近没有系带。如第5.4.3节所述，应使用附录B检查椽水平或椽水平附近有系杆的门架。建议不将此方法用于横摇检查挠度超过∕iota;∕500的框架。

设计步骤

设计步骤如下：

1从一阶分析中识别：

bull;塑性坍塌机制

bull;铰链增量旋转

bull;构件中的轴向力

bull;第一个铰链形成时的荷载系数and;∣（不包括基座阻力矩小于立柱阻力矩的基座铰链）

bull;塑性坍塌系数and;p

bull;框架在41处的挠度。

2计算“弹性”框架的二阶挠度。

（a） 计算刚度折减系数，以考虑P.delta;（P-little delta）效应

（b） 计算“弹性”框架的二阶放大系数

（c） 计算“弹性”框架的挠度。这些是4iota;处的挠度值，放大后可考虑二阶效应。

三。计算“塑性”框架的二阶挠度

（a） 计算刚度折减系数，以考虑P.delta;（P-little delta）效应

（b） 计算“塑料”框架的二阶放大系数。

（c） 计算“塑料”框架在重力荷载作用下的挠度。

（d） 计算“塑料”框架在水平荷载作用下的挠度。

4计算椽中增加的轴向荷载，以考虑二阶效应。

5把能量加起来。

6计算储备系数and;w，

7检查Am:1.0

系数2m考虑了二阶效应框架上的失稳效应，包括第2.4.2节和第2.4.3节中分别描述的P.delta;效应和P.Delta;效应。P.S和P.Delta;效应是使用ULS时框架中产生的轴向力计算的，包括框架顶点任何下降的二阶效应。

该保留因子2w必须等于或大于1.0，以证明帧在ULS下是稳定的。

储备系数and;m与破坏系数不完全相同，通常称为and;1，除非2m=1.0。这是因为and;定义为：

是框架上的ULS载荷。

是否预计荷载会导致框架失效，包括

二阶效应，但使用ULS荷载水平下构件的轴向力进行计算。

A、 2方法依据

A、 2.1概述

在该方法中，框架的荷载系数采用能量法计算，考虑了二阶稳定效应引起的任何强度降低。由一阶分析计算的塑性破坏荷载系数and;p导出。

此负载系数可称为“ULS时的储备系数”，。and;m，定义为：

其中：
	破坏荷载是否包含二阶稳定效应？
	是框架上的ULS负载。

失效载荷Vf是使用失效和失效时的轴向力计算的。因此，P.S效应是由破坏时的轴向力引起的。这与⅛形成对比，⅛是使用ILL处轴向力的P.delta;效应计算的。如果ULS处的载荷等于失效时的载荷，and;m等于and;f。

该方法采用了一阶分析得到的塑性破坏机理。这是足够准确的，因为一阶和二阶分析的弯矩图之间几乎没有差别。塑料铰链限制弯矩图，并防止沿塑料铰链之间构件的曲率发生任何显著变化。因此，能量计算可以只使用由铰链之间元件的刚体运动引起的挠度。能量计算采用塑性破坏机制的变形形式来计算二阶效应。刚度减小，以考虑P.（S（P-little delta）

哪里：

如第2.4.2节所述，使用从一阶分析计算的ULS轴向力产生影响。

这种方法被称为“手工”方法，因为用这种方法不需要计算机就可以进行二阶分析。然而，如果将计算机软件用于不同的步骤，例如计算方法中使用的两种不同结构模型的挠度，则会容易得多。仍然需要手工计算来准备输入数据和合并输出数据。

A、 2.2能量法的应

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