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框架-剪力墙双重抗侧力体系柱计算长度系数研究

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工程力学 2023年第S01期40卷 25-38页

作者：范重徐岳柴会娟牟在根刘涛樊泽源中国建筑设计研究院北京100044 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

针对框架-剪力墙双重抗侧力体系,通过刚度特征值综合反映框架与剪力墙的侧向刚度,考察其对框架剪力分担率与屈曲荷载的影响。建立了高度为48 m、72 m、96 m和120 m四个计算模型,分别采用有限元法和简化方法计算结构的屈曲荷载与框架柱... 详细信息

针对框架-剪力墙双重抗侧力体系,通过刚度特征值综合反映框架与剪力墙的侧向刚度,考察其对框架剪力分担率与屈曲荷载的影响。建立了高度为48 m、72 m、96 m和120 m四个计算模型,分别采用有限元法和简化方法计算结构的屈曲荷载与框架柱的计算长度系数。刚度特征值可以综合反映框架与剪力墙相对刚度以及结构高度的影响,特征刚度值越大,框架分担的剪力也随之增大。框架屈曲荷载修正系数γ可以用于定量表征框架受到剪力墙侧向支撑作用强弱的程度,γ随着结构高度增大迅速减小。当框架-剪力墙高度较大时,其框架部分的屈曲荷载可能低于相应纯框架的屈曲荷载,说明此时框架部分为剪力墙提供了侧向支撑。计算结果表明:对于纯框架,按结构标准层分段加载有限元分析得到柱的计算长度系数在各标准层范围内保持不变,且各标准层之间差异不大;基于同层柱相互支援的修正《钢结构设计标准》法,得到柱的计算长度系数与分段加载有限元分析的结果较为接近,两者误差为−9.5%~14.2%。框架-剪力墙柱的计算长度系数介于无侧移框架与有侧移框架之间;随着结构高度增大,其值与纯框架的计算结果逐渐接近;修正《钢结构设计标准》法得到的计算长度系数与分段加载有限元分析的结果较为接近。由于柱的轴力随楼层高度增大逐渐减小,根据欧拉公式计算得到柱的计算长度系数不断增大,说明逐层加载有限元模型在确定柱计算长度系数方面存在局限性。该文方法可供框架-剪力墙双重抗侧力体系确定框架柱计算长度系数时参考。

关键词：框架-剪力墙结构刚度特征值屈曲荷载计算长度系数有限元分析简化计算方法

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框架-核心筒柱计算长度系数确定方法

建筑结构学报 2023年第S01期44卷 26-37页

作者：范重徐岳牟在根刘涛韩文凯吴浩中国建筑设计研究院北京100044 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

为合理确定框架-核心筒柱的计算长度系数,基于周边各榀桁架协同工作机理,根据弱轴方向框架的屈曲荷载得到各柱的计算长度系数;进一步考虑核心筒对周边框架的支撑作用,通过增大系数对计算长度系数进行修正。在进行有限元分析时,采用在框... 详细信息

为合理确定框架-核心筒柱的计算长度系数,基于周边各榀桁架协同工作机理,根据弱轴方向框架的屈曲荷载得到各柱的计算长度系数;进一步考虑核心筒对周边框架的支撑作用,通过增大系数对计算长度系数进行修正。在进行有限元分析时,采用在框架标准层顶部施加集中荷载的方法,所得到柱的计算长度系数在同一标准层内保持不变,与根据我国GB 50017—2017《钢结构设计标准》的计算结果保持一致。通过高度为60、90、120 m和150 m四个结构模型,考察结构高度、加载方式等因素对屈曲模态、屈曲荷载和柱计算长度系数的影响。分析结果表明:框架-核心筒结构的一阶屈曲模态均为弱轴方向的整体变形,柱未在框架平面外发生局部失稳的情况;根据层屈曲法得到外框架柱计算长度系数与按标准层加载有限元模型计算结果较为接近,两者误差为-9.59%~6.49%;框架-核心筒周边框架的屈曲荷载显著高于外框架分析模型的屈曲荷载;随着结构高度增大,周边框架屈曲荷载增幅逐渐降低;由简化方法得到周边框架柱的计算长度系数与按标准层加载有限元分析结果具有较好的一致性。

关键词：框架-核心筒结构屈曲荷载计算长度系数有限元分析简化方法

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考虑柱间相互作用的阶形柱计算长度系数

建筑结构学报 2021年第9期42卷 159-171页

作者：田炜烽孙嘉亮郝际平西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055

柱间相互作用对阶形柱的稳定性有很大的影响,而我国现行规范及已有文献所给出的阶形柱计算长度系数的计算方法不能准确考虑该作用。利用等截面压杆的转角-位移方程得到阶形柱的刚度矩阵,由此推导了轴力对阶形柱刚度削弱的表达式,并构建... 详细信息

柱间相互作用对阶形柱的稳定性有很大的影响,而我国现行规范及已有文献所给出的阶形柱计算长度系数的计算方法不能准确考虑该作用。利用等截面压杆的转角-位移方程得到阶形柱的刚度矩阵,由此推导了轴力对阶形柱刚度削弱的表达式,并构建了可考虑柱间相互作用的阶形柱计算长度系数的计算式。研究表明该计算长度系数计算式具有较高的精度,使用方便,可用于多跨框架的计算,同时也适用于柱高不等的情况。对钢梁起坡的山形门式刚架,给出了实用的计算方法,参数分析表明采用该方法计算得到的柱计算长度系数具有良好的精度,可满足设计需要。

关键词：钢结构阶形柱计算长度系数门式刚架刚度稳定性

刚构体系斜拉桥塔柱计算长度系数求解方法研究

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工程力学 2023年

作者：康厚军钱登宇苏潇阳张晓宇丛云跃广西交通设计集团有限公司广西大学土木建筑工程学院

斜拉桥塔柱计算长度的取值是验算其承载能力极限状态的关键问题。基于斜拉桥中拉索对桥面梁起弹性支撑作用的受力特点，针对刚构体系斜拉桥塔柱计算长度取值问题提出了一个新方法和力学模型，即传递矩阵法和三梁离散弹簧模型。该模型将... 详细信息

斜拉桥塔柱计算长度的取值是验算其承载能力极限状态的关键问题。基于斜拉桥中拉索对桥面梁起弹性支撑作用的受力特点，针对刚构体系斜拉桥塔柱计算长度取值问题提出了一个新方法和力学模型，即传递矩阵法和三梁离散弹簧模型。该模型将塔柱和主梁视为考虑轴向变形影响的欧拉伯努利梁，将斜拉索简化为有质量的弹簧。利用传递矩阵法进行求解，通过考虑边界条件以及连续性条件，推导出系统的稳定特征方程，进而得出塔柱面内稳定计算长度系数。最后，通过算例分析和有限元计算结果的对比，验证了本文所提出的理论和方法的可行性，能够满足刚构体系独塔斜拉桥计算分析和塔柱计算长度评估的需要。

关键词：斜拉桥塔柱传递矩阵法计算长度系数有限元方法

海口双子塔-南塔结构整体稳定与关键构件计算长度系数研究

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建筑结构 2022年第16期52卷 7-10,21页

作者：张松张同亿王宁张特马瑞嘉张哲中国中元国际工程有限公司北京100089

海口双子塔-南塔位于地震高烈度与强台风区,结构设计存在较大挑战,其整体稳定及构件稳定承载力验算是其中的重要内容。首先采用倒三角分布荷载、风荷载和地震作用三种荷载分布形式计算了结构的弹性等效侧向刚度,并据此得到了结构的刚重... 详细信息

海口双子塔-南塔位于地震高烈度与强台风区,结构设计存在较大挑战,其整体稳定及构件稳定承载力验算是其中的重要内容。首先采用倒三角分布荷载、风荷载和地震作用三种荷载分布形式计算了结构的弹性等效侧向刚度,并据此得到了结构的刚重比和P-Δ效应的影响,结果表明,结构具有较好的抗侧刚度和整体稳定性能。使用MIDAS Gen软件进行了结构整体屈曲分析,进一步印证了结构具有良好的整体稳定性能。通过弹性屈曲计算了巨型柱及RCFT中柱的屈曲临界荷载,并使用欧拉公式反算了计算长度系数。

关键词：海口双子塔整体稳定弹性等效侧向刚度刚重比计算长度系数

单层钢结构厂房的计算长度系数计算方法实例比较

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建筑结构 2022年第S02期52卷 1192-1195页

作者：苑昕中国核电工程有限公司北京100048

单层框排架钢结构厂房,传统的计算方法是采用一阶弹性分析,采用计算长度系数考虑结构的稳定性问题。计算长度系数是按照柱上下端的横梁线刚度之和与柱线刚度之和的比值计算得到,通过计算长度的折减系数来考虑空间作用的影响,计算长度系... 详细信息

单层框排架钢结构厂房,传统的计算方法是采用一阶弹性分析,采用计算长度系数考虑结构的稳定性问题。计算长度系数是按照柱上下端的横梁线刚度之和与柱线刚度之和的比值计算得到,通过计算长度的折减系数来考虑空间作用的影响,计算长度系数是是在若干理想假定下得到的,在梁柱连接方式不是常规形式时设计者往往不好把握计算参数。随着计算机技术在结构设计中的的发展,可以采用空间结构模型进行结构的计算分析,单层的结构,在给定的荷载组合下进行屈曲分析,获取结构的整体屈曲模态,取得整体屈曲模态特征值,再通过欧拉公式反算得到构件的计算长度系数。以单层钢结构厂房工程为例,比较了不同的计算方法取得柱计算长度系数的不同,对类似厂房设计提供参考。

关键词：计算长度系数单层钢框架屈曲分析

半刚性节点单层网壳杆件壳体面外计算长度系数研究

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工程力学 2024年

作者：杨大彬张崭周观根王昊范凯朱宝琛李平山东建筑大学土木工程学院曲阜华亿重工有限公司浙江东南网架股份有限公司建筑结构加固改造与地下空间工程教育部重点实验室

杆件计算长度系数是验算杆件稳定性的关键参数之一，因此如何确定计算长度系数是单层网壳结构设计中的一个重要问题。本文基于结构弹性稳定理论，推导出半刚性节点的单层网壳杆件壳体面外计算长度计算公式，并得到半刚性节点单层网壳杆... 详细信息

杆件计算长度系数是验算杆件稳定性的关键参数之一，因此如何确定计算长度系数是单层网壳结构设计中的一个重要问题。本文基于结构弹性稳定理论，推导出半刚性节点的单层网壳杆件壳体面外计算长度计算公式，并得到半刚性节点单层网壳杆件壳体面外计算长度和节点转动刚度的关系。基于有限元模拟，对不同网壳类型、杆件位置、杆件截面、矢跨比和节点转动刚度的单层网壳开展屈曲分析，根据杆件局部屈曲承载力和欧拉公式，反推出杆件壳体面外的计算长度系数，进而得到各项参数与杆件计算长度系数的变化关系。综合理论计算和数值模拟结果，得到计算长度放大系数和节点转动刚度的关系曲线，拟合得到计算长度放大系数的计算公式，并结合规范给出了半刚性节点单层网壳杆件壳体面外计算长度系数的实用计算公式。

关键词：结构工程单层网壳计算长度系数结构弹性稳定理论半刚性节点杆件稳定性

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某高层钢管混凝土柱计算长度系数分析

建筑结构 2023年第S01期53卷 1914-1916页

作者：张景一任珍珍黄思翀姜萌萌杭州铁木辛柯建筑结构设计事务所有限公司杭州310015

随着钢结构的快速发展,钢管混凝土结构在高层中的设计中越来越常见。而建筑为了获取更大的使用空间,通常要求结构柱做得宽扁。为此结构需要采用合理的计算长度系数,才能保证钢管混凝土柱设计的经济性及安全性。以某高层为例,分析其钢管... 详细信息

随着钢结构的快速发展,钢管混凝土结构在高层中的设计中越来越常见。而建筑为了获取更大的使用空间,通常要求结构柱做得宽扁。为此结构需要采用合理的计算长度系数,才能保证钢管混凝土柱设计的经济性及安全性。以某高层为例,分析其钢管混凝土柱的计算长度系数,可为类似工程提供设计参考。

关键词：高层钢管混凝土柱计算长度系数屈曲分析

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树状结构杆件计算长度系数研究

建筑结构学报 2018年第6期39卷 53-60页

作者：武岳徐云雷李清朋哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150090 哈尔滨工业大学土木工程智能防灾减灾工业和信息化部重点实验室黑龙江哈尔滨150090 华润置地(北京)股份有限公司北京100035

树状结构的杆件受力以轴压作用为主,稳定性是其结构设计中的控制因素。然而由于树状结构的复杂性,在现行规范中并未给出其杆件计算长度系数的取值建议。为解决该问题,首先从理论出发,利用位移法推导了简单平面树状结构杆件的计算长度系... 详细信息

树状结构的杆件受力以轴压作用为主,稳定性是其结构设计中的控制因素。然而由于树状结构的复杂性,在现行规范中并未给出其杆件计算长度系数的取值建议。为解决该问题,首先从理论出发,利用位移法推导了简单平面树状结构杆件的计算长度系数解析式,确定了影响计算长度系数取值的关键参数;然后以有限元特征值屈曲分析法为基础,提出并改进了针对树状结构的1阶整体失稳法,研究了空间树状结构各级杆件计算长度系数随结构高跨比和相邻杆件刚度比的变化规律;最后,通过统计分析给出了空间树状结构树干和各级分支的计算长度系数的取值建议。研究表明,有侧移树状结构的1阶整体失稳模态与悬臂柱相近,而无侧移树状结构的1阶整体失稳模态与两端铰支柱相近,根据该特点可以快速确定树状结构的整体计算长度系数,并进一步确定树干和各级分枝的计算长度系数,以期为工程中高效开展树状结构的稳定性设计提供理论参考。

关键词：树状结构计算长度系数位移法特征值屈曲分析结构稳定性