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
在地震作用下，支撐也將進人彈塑性狀態(tài)。支撐在反復荷載作用下的力學形態(tài)非常復雜，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)件的長細比,長細比越大，受壓時屈曲變形的比例也就越大。支撐在往復軸力作用下的滯回曲線如下圖所示。從圖中可以看出，在往復荷載下支撐的受拉承載力基本保持不變。當長細比較大時，隨著變形量不斷增加，受壓承載力下降較快，而長細比小的支撐受壓承載力變化較小。對于長細比較大的支撐，滯回環(huán)所包圍的面積比較狹窄，耗能力較差，而長細比較小的構(gòu)件滯回環(huán)形態(tài)豐滿，耗能力較強。
早期用于斜撐非線性分析的模型僅僅是對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、受拉與受壓時均能達到屈服應力、以及受拉時為理想彈塑性而受壓時發(fā)生彈性失穩(wěn)等簡化模型，見下圖。上述模型都不能準確反映支撐在反復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，它與各種長細比支撐的試驗滯回曲線吻合較好。影響支撐后屈曲形態(tài)的決定因素是構(gòu)件的長細比，而寬厚比D/t主要影響構(gòu)件的局部屈曲及在反復荷載作用下受壓承載力的變化。圖中PCR表示臨界屈曲荷載，RCRF表示極限屈曲荷載，可以根據(jù)實驗曲線確定。
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