手册-结构稳定性(几何非线性)分析.doc

分项操作手册 STRAT结构几何稳定性分析 (几何非线性) (上海佳构软件科技有限公司，2012/02) 序号 内容 页码 一 数据准备 1 二 Strat计算 2 三 Plots查看稳定分析结果 5 四 Archi导入稳定分析单元内力 8 五 工程例题 9 附录 典型算例 12 STRAT 软件的几何非线性，采用小应变、大变形理论，采用弧长法控制加载，以计算结构屈服 峰值点，并跟踪屈服后的结构受力、变形性能。 几何稳定性分析中，对结构上施加的荷载，首先分级增量加载。在每一级增量加载内，进行迭 代计算，使外荷载与结构实际抗力达到平衡。在增量加载以及在一级增量内的迭代计算过程中，程 序会根据结构的刚度变化，调整加载水平。基本上刚度大则加载幅度大，进入非线性后刚度小则加 载幅度小。这种与结构刚度、变形相关的增量加载幅度的调整，依据弧长法确定。 几何稳定性分析中，采用比例加载方法，即每步加载均按照全部作用荷载的比例确定。已经施 加的荷载与全部荷载的比例，即为加载水平。 一、数据准备 稳定分析不需要特别的数据准备。在常规工程设计模型基础上不做任何改动，即可进行几何稳 定性分析。 结构数据方面： 工程模型中的自由度释放(铰接、二力杆等)、支座约束、节点弹簧等，在稳定性分析中依然有效。 模型中各类刚度调整系数，包括扭转刚度折减、连梁刚度折减、楼板的翼缘作用，由于是针对混凝 土结构，在稳定分析中均被忽略。 STRAT 可以对整体结构进行稳定性分析。网架、网壳、桁架等柔性结构，一般均支撑于其它框 架、剪力墙结构等主体结构之上。稳定分析中，可以针对整个结构进行计算，而不必建立针对柔性 结构的单独模型。如下图各类结构，均可直接计算。 荷载数据方面： 几何稳定分析忽略如下荷载：1)水平动力反应谱、竖向动力反应谱；2)忽略竖向荷载的分层模拟 施工；3)忽略移动荷载。 除此之外，各类荷载均可以参与稳定性分析，包括：1) 直接导算到单元、节点荷载(恒活重力荷 载、风荷载、水压、土压、不作为移动荷载的吊车荷载)；2)需要特别计算的荷载(温度荷载、预应力 荷载)。 1分项操作手册 二、Strat计算 菜单：非线性计算(几何非线性 按钮： 启动命令之后，首先弹出如下对话框，设置计算参数。 图1、计算参数设置 2.1计算参数设置 分级加载步数：该参数表示加载的一般幅度。首次增量加载采用该值，后续的计算会根据非线 性变形状态动态调整加载幅度。如果结构进行非线性变形，实际的增量加载步数会大于该值。较大 的分级加载步数，更有利于逼近峰值点和跟踪下降段。程序隐含步数是 20，如果计算不收敛，可以 增大步数(如 50)。如果不需要逼近峰值点和跟踪下降段，或者估计全部加载后结构不会屈服，加载 步数不宜过大，以节省计算时间。 荷载放大系数：结构模型中的荷载，一般是工程设计荷载。如果需要分析超过该荷载下结构是 否会失稳，输入大于 1 的系数，则所有荷载均乘以该系数后再加载。 计算结束条件：这是重要的计算过程控制参数。当荷载较小，全部加载结束后结构仍然不会屈 服，计算自然中止，则该参数不起作用。当荷载较大、加载过程中结构会屈服，通过该参数控制计 算中止的条件。 1) 加载完毕。结构屈服后继续计算，跟踪下降段，在结构大变形后新的稳定位形上继续加载， 直到全部加载技术。需要注意，逼近屈服点和跟踪屈服后下降段，均需要很小的加载步长并反复迭 代，需要耗费非常多的计算时间。除非特别需要，一般不需要选择该项。因为实际工程一般不容许 结构失稳屈服，也不会利用屈服后的承载力。 2) 至屈服点。如图 2 所示A点，即结构屈服临界点，该点一般可以代表工程结构的最大承载水 平。一旦程序根据结构的刚度和变形，判断已经逼近屈服点，将中止计算，同时显示已经加载的水 平。需要注意，接近屈服点时结构处于不稳定状态，需要极小的加载步长(程序自动调整)和较多的迭 代步数。 3) 刚度降低。如图 2 所示B点，B点位于屈服点A之前。在Ｂ点中止计算可以避免逼近屈服点所 耗费的计算时间，同时结构刚度已经大幅度降低产生较大变形而失去继续承载能力，可以作为实际 工程结构的最大承载水平。确定Ｂ点的刚度是结构宏观切线刚度，降低的幅度隐含 K / 0 (1/10 K B ， 2分项操作手册 用户可调整。 加载完毕 B A(屈服峰值) kB 屈服后下降段 k0 位移 图2、结构非线性变形曲线及控制点 工况参与系数：结构稳定性分析，可以针对单个荷载工况，也可以几个工况的组合。列表框中 显示了工程中已经设定的所有荷载工况，在一次分析中，设定各类工况的参与系数，实现多个工况 的组合。程序隐含的工况系数是《荷载规范》规定的该类荷载的准永久值系数。一般情况下，可以 直接采用程序隐含的各工况参与系数，并通过荷载放大系数放大 2~3 倍进行