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淺談鋼結(jié)構(gòu)支撐單元
2021-06-15 09:11 陜西鋼結(jié)構(gòu) 華邦建設(shè)
在地震作用下，支撐也將進(jìn)人彈塑性狀態(tài)。支撐在反復(fù)荷載作用下的力學(xué)形態(tài)非常復(fù)雜，不僅需要考慮材料的非線性，還要考慮桿件受壓屈曲后的幾何非線性。決定支撐受力形態(tài)的主要因素是構(gòu)件的長細(xì)比,長細(xì)比越大，受壓時(shí)屈曲變形的比例也就越大。支撐在往復(fù)軸力作用下的滯回曲線如下圖所示。從圖中可以看出，在往復(fù)荷載下支撐的受拉承載力基本保持不變。當(dāng)長細(xì)比較大時(shí)，隨著變形量不斷增加，受壓承載力下降較快，而長細(xì)比小的支撐受壓承載力變化較小。對(duì)于長細(xì)比較大的支撐，滯回環(huán)所包圍的面積比較狹窄，耗能力較差，而長細(xì)比較小的構(gòu)件滯回環(huán)形態(tài)豐滿，耗能力較強(qiáng)。
早期用于斜撐非線性分析的模型僅僅是對(duì)彈性桁架單元的簡單修改，例如只考慮支撐的抗拉能力而忽略其抗壓能力、受拉與受壓時(shí)均能達(dá)到屈服應(yīng)力、以及受拉時(shí)為理想彈塑性而受壓時(shí)發(fā)生彈性失穩(wěn)等簡化模型，見下圖。上述模型都不能準(zhǔn)確反映支撐在反復(fù)荷載下的承載力變化與構(gòu)件的耗能特性，其中下圖(a)僅適用于長細(xì)比大于200的情況,而下圖(b)、(c)無法反映桿件失穩(wěn)后在反復(fù)荷載作用下的剛度退化和承載力劣化。
目前可以用于支撐彈塑性分析的單元種類較多，其中較為理想的是Maison模型，見下圖。Maison模型用分段線性描述屈曲后承載力的劣化現(xiàn)象，而且能計(jì)算出支撐在屈曲及加載過程中長度的變化。這種模型具有很好的適用性，它與各種長細(xì)比支撐的試驗(yàn)滯回曲線吻合較好。影響支撐后屈曲形態(tài)的決定因素是構(gòu)件的長細(xì)比，而寬厚比D/t主要影響構(gòu)件的局部屈曲及在反復(fù)荷載作用下受壓承載力的變化。圖中PCR表示第一臨界屈曲荷載，RCRF表示極限屈曲荷載，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)曲線確定。
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