【正文】 浙江大學城市學院畢業(yè)設計 外文翻譯 使用 高級 分析法的鋼框架創(chuàng)新設計 1．導言 在美國 ， 鋼結構設計方法包括允許應力設計法 (ASD)，塑性設計法 (PD)和荷載阻力系數(shù)設計法 (LRFD)。在允許應力設計中，應力計算基于一階彈性分析，而幾何非線性影響則隱含在細部設計方程中。在塑性設計中，結構分析中使用的是一階塑性鉸分析。塑性設計使整個結構體系的彈性力重新分配。盡管幾何非線性和逐步高產(chǎn)效應并不在塑性設計之中，但它們近似細部設計方程。在荷載和阻力系數(shù)設計中，含放大系數(shù)的一階彈性分析或單純的二階彈性分析被用于幾何非線性分析，而梁柱的極限強度隱藏在互動設計方 程。所有三個設計方法需要獨立進行檢查，包括系數(shù) K 計算。在下面，對荷載抗力系數(shù)設計法的特點進行了簡要介紹。 結構系統(tǒng)內(nèi)的內(nèi)力及穩(wěn)定性和它的構件是相關的，但目前美國鋼結構協(xié)會（ AISC）的荷載抗力系數(shù)規(guī)范把這種分開來處理的。在目前的實際應用中，結構體系和它構件的相互影響反映在有效長度這一因素上。這一點在社會科學研究技術備忘錄第五錄摘錄中有描述 。 盡管結構最大內(nèi)力和構件最大內(nèi)力是相互依存的（但不一定共存），應當承認，嚴格考慮這種相互依存關系，很多結構是不實際的。與此同時，眾所周知當遇到復雜框架設計中試圖在柱設計時 自動彌補整個結構的不穩(wěn)定（例如通過調(diào)整柱的有效長度）是很困難的。因此，社會科學研究委員會建議在實際設計中，這兩方面應單獨考慮單獨構件的穩(wěn)定性和結構的基礎及結構整體穩(wěn)定性。圖 就是這種方法的間接分析和設計方法。 浙江大學城市學院畢業(yè)設計 外文翻譯 在目前的美國鋼結構協(xié)會荷載抗力系數(shù)規(guī)范中，分析結構體系的方法是一階彈性分析或二階彈性分析。在使用一階彈性分析時，考慮到二階效果，一階力矩都是由 B1,B2 系數(shù)放大。在規(guī)范中，所有細部都是從結構體系中獨立出來，他們通過細部內(nèi)力曲線和規(guī)范給出的那些隱含二階效應，非彈性，殘余應力和撓度的相互作用設計 的。理論解答和實驗性數(shù)據(jù)的擬合曲線得到了柱曲線和梁曲線，同時Kanchanalai 發(fā)現(xiàn)的所謂“精確”塑性區(qū)解決方案的擬合曲線確定了梁柱相互作用方程。 為了證明單個細部內(nèi)力對整個結構體系的影響，使用了有效長度系數(shù)，如圖 所示。有效長度方法為框架結構提供了一個良好的設計。然而，有效長度方法的浙江大學城市學院畢業(yè)設計 外文翻譯 使用存在著一些困難，如下所述： 有效長度的方法不能準確核算的結構系統(tǒng)及其細部之間的互相影響。這是因為在一個大的結構體系中的相互作用太復雜不能簡單地用有效長度系數(shù) K 代表。因此，這種方法不能準確地測算框架單元實際需 要的強度。 有效長度的方法無法獲取結構體系中內(nèi)力非彈性再分配，因為帶有 B B2 系數(shù)的一階彈性分析只證明二階影響，但不是非彈性內(nèi)力再分配。有效長度的方法只是保守的估計了最終承載大型結構體系的能力。 有效長度方法無法測算的結構體系受負荷載下的失效模式。這是因為荷載抗力系數(shù)相互作用方程不提供在任何負載下結構體系的失效模式的信息。 有效長度的方法與計算機程序不兼容。 有效長度的方法在涉及系數(shù) K 的單獨構件能力檢測時需要耗費比較長的時間。 隨著電腦技術的發(fā)展，細部結構的穩(wěn)定性和整體結構的穩(wěn)定性這兩個方 面，可以通過結構的最大強度測定來被嚴格對待。圖 就是這種方法的間接分析和設計方法。直接設計方法的發(fā)展被稱為高級分析，或者更具體地說，二階彈性分析框架設計。用這種直接的方式，無須計算有效長度系數(shù)，因為不需要規(guī)范方程包含的單獨構件能力檢測。憑借目前現(xiàn)有的計算技術，直接使用 高級 分析法技術框架設計是可行的。這種方法過去在辦公室設計使用時一直被認為是不切實際的。本章的目的是提出一個切實可行的，直接的鋼框架設計方法，使用 高級 分析法產(chǎn)生跟荷載抗力系數(shù)法的相同的結果。 利用 高級 設計分析的優(yōu)點概述如下： 高級 分析法 是結構工程師進行鋼結構設計的另一個工具，它的通過不是強制性的，而是為設計人員提供靈活的選擇。 高級 分析法直接獲取了整個結構體系和細部結構極限狀態(tài)的強度和穩(wěn)定性，這樣就不需要規(guī)范方程包含的單獨構件能力檢測。 相比荷載阻力系數(shù)設計法和允許應力設計法， 高級 分析法通過直接彈性二階分析提供了更多結構性能的信息。 高級 分析法解決了常規(guī)荷載阻力系數(shù)設計法中由于不兼容彈性全球分析和單元極限狀態(tài)設計的困難。 高級 分析法與計算機程序兼容性良好，但荷載阻力系數(shù)設計法和允許應力設計浙江大學城市學院畢業(yè)設計 外文翻譯 法則無法與計算機程序兼容，因為它們 在過程中都需要有對系數(shù) K 的單獨構件能力檢測的計算。 高級 分析法可以得到整個結構體系彈性內(nèi)力再分配的結果，并且節(jié)約高度不確定的鋼框架的材料。 過去在設計室使用 高級 分析法被認為不切實際，而現(xiàn)在則是可行的，因為個人電腦和工程工作站的能力正在迅速提高。 通過 高級 分析法測定的各項數(shù)據(jù)都接近了荷載抗力系數(shù)法測定的那些數(shù)據(jù)，因為 高級 分析法對荷載抗力系數(shù)法的柱曲線和梁柱的相互作用方程進行了校準。因此， 高級 分析法替代了荷載抗力系數(shù)法。 高級 分析法比較高效，因為它完全消除了經(jīng)常引起混淆的冗長的單獨構件能力檢測， 包括荷載阻力系數(shù)設計法和允許應力設計法中的系數(shù) K 的計算。 在各種 高級 分析法中，包括塑性區(qū)準塑性鉸法，彈性區(qū)塑性鉸法，名義負荷塑性鉸法和改進塑性鉸法，推薦使用改進塑性鉸法，因為它保留了計算的效率和簡便性及實際應用的準確度。這個方法是對簡單的傳統(tǒng)的彈塑性鉸法的改進。其中包括一個簡單的修改，證明在塑性鉸位置截面剛度的逐步退化和包括細部兩個塑性鉸之間的逐步剛度退化。 表 中對常規(guī)荷載抗力系數(shù)法和 高級 實用性分析方法的關鍵因素做了比較。荷載抗力系數(shù)方法用來證明主要影響隱含在其柱強度和梁柱相互作用方程之中，而高級 分 析法通過穩(wěn)定性的功能，剛度退化的功能和幾何缺陷方面來證明那些影響，在 中有詳細討論。 高級 分析法持有許多鋼結構實際問題的答案，同樣地，我們推薦尋找有效地合理浙江大學城市學院畢業(yè)設計 外文翻譯 地完成框架設計方法提供給工程師，但這要符合荷載抗力系數(shù)規(guī)范。在下面的章節(jié)里，我們將提出符合荷載抗力系數(shù)鋼框架結構設計的 高級 先進實用分析方法。該方法的有效性將通過比較基于精確塑性區(qū)解決方案和荷載抗力系數(shù)設計分析及設計結果的細部和框架的實際案例研究。大范圍的案例研究和比較可以這種 高級方法的有效性。 2．高級 實用性分析 本節(jié)介紹了一種消除規(guī)范單獨構件 能力檢測的直接設計鋼框架的 高級 實用性分析方法。改進后的塑性鉸法是由簡單的傳統(tǒng)的彈塑性鉸法發(fā)展調(diào)整而來，實現(xiàn)了簡單和真實的反映了實際情況。下一節(jié)將提供了最終確認該方法的有效性的核查方法。 高級 分析能夠驗證連接的靈活性。常規(guī)分析和鋼結構的設計通常在假設梁柱連接不是完全剛性或理想的固定下進行。然而，在大部分實際的連接是半剛性的并且它們的狀態(tài)介于這兩個極端的例子之間。在允許應力設計 荷載抗力系數(shù)規(guī)范，有兩類特定的建筑： FR（完全受限）結構和 PR（部分受限）結構。荷載抗力系數(shù)規(guī)范允許通過“合理途徑”連接靈活性評估。 瞬間旋轉的關系代表了連接的狀態(tài)，已經(jīng)完成