钢结构框架体系高等分析与系统可靠度设计PDF电子书下载

第一篇 钢结构框架体系高等分析 1

第一章 概论 1

第一节 钢结构框架体系的种类 1

第二节 钢结构框架构件形式 3

第三节 钢框架的梁柱连接形式 4

第四节 钢框架的节点域变形 5

第五节 钢结构框架体系的主要分析问题和分析方法 6

第六节 钢结构框架体系单元种类 7

参考文献 7

第二章 等截面梁单元弹性刚度方程 9

第一节 方程的一般形式 9

一、受拉梁单元 9

二、受压梁单元 12

三、方程的级数展开 13

四、带初始几何缺陷的梁单元 14

一、忽略剪切变形的影响 16

第二节 方程的特殊形式 16

二、忽略轴力的影响 18

三、忽略轴力和剪切变形的影响 19

第三节 方程的应用示例 19

一、排架 19

二、简支梁 21

参考文献 22

第一节 引言 23

第三章 楔形梁单元弹性刚度方程 23

第二节 Timoshenko-Euler楔形梁单元 24

一、平衡微分方程 24

二、刚度方程 25

第三节 数例验证 27

一、刚度矩阵对称性验证 27

二、静力挠度验证 27

三、弹性临界力验证 28

四、自由振动频率验证 28

六、结构算例 29

五、多项式项数的影响 29

第四节 小结 30

参考文献 30

附录A 32

附录B 33

第四章 组合梁单元弹性刚度方程 34

第一节 组合梁的受力特点与分类 34

一、无共同作用时组合梁抗弯刚度 35

第二节 共同作用效应对组合梁弹性抗弯刚度的影响 35

二、完全共同作用组合梁抗弯刚度 36

三、部分共同作用组合梁抗弯刚度 37

第三节 钢—混凝土组合梁单元弹性刚度方程 38

一、基本假定 38

二、部分共同作用组合梁平衡微分方程的建立 39

三、组合梁单元刚度方程 40

四、等效节点荷载 44

第四节 算例分析 46

第五节 待进一步研究的问题 47

参考文献 48

第五章 框架钢梁柱截面屈服与滞回模型 50

第一节 单向受弯梁截面的屈服 50

第二节 单向受弯柱截面的屈服 51

第三节 双向受弯柱截面的屈服 52

一、初始屈服面方程 52

二、极限屈服面方程 53

三、极限屈服面方程的近似表达式 56

四、扭矩对屈服面方程的影响 57

第四节 滞回模型 59

一、反复加载与滞回特性 59

二、梁截面滞回模型 59

三、单向受弯柱截面滞回模型 61

四、双向受弯柱截面滞回模型 61

第五节 梁柱截面受力与变形状态判别 62

参考文献 62

一、钢材应力-应变关系滞回模型 64

第一节 往复荷载下钢材和混凝土的本构关系模型 64

第六章 组合梁截面滞回特性与模型 64

二、混凝土应力-应变关系滞回模型 65

第二节 弯矩-曲率滞回曲线计算 67

一、计算假定 67

二、截面划分 68

三、截面弯矩-曲率关系的计算 68

第三节 弯矩-曲率滞回特性 70

一、组合梁弯矩-曲率滞回曲线特征 70

二、组合梁弯矩-曲率滞回曲线的典型阶段 71

第四节 弯矩-曲率滞回关系影响因素 71

一、混凝土翼板厚度（hc） 72

二、混凝土翼板宽度（Bc） 73

三、钢梁梁高（hs） 74

四、截面材料总强度比（γ） 74

五、钢材屈服极限（fy） 76

六、混凝土抗压强度（fck） 76

七、小结 78

第五节 弯矩-曲率滞回模型 79

一、骨架线模型 79

二、滞回规则 81

参考文献 83

第七章 梁单元弹塑性刚度方程 85

第一节 塑性铰理论 85

一、单元一端形成塑性铰情形 86

二、单元两端形成塑性铰情形 88

第二节 Clough模型 89

第三节 广义Clough模型 90

第四节 弹塑性铰模型 90

第五节 弹塑性铰模型与（广义）Clough模型的对比 94

一、单元仅端1屈服情形 94

二、单元两端均屈服情形 95

三、数例 96

第六节 残余应力的影响与楔形梁单元的处理 97

一、残余应力对塑性沿截面扩展的影响 97

二、残余应力对塑性沿杆长方向扩展的影响 98

第七节 带有内部塑性铰的梁单元 99

三、楔形梁单元的处理 99

第八节 组合梁分段变刚度模型 101

一、组合梁分段变刚度模型 101

二、分段梁单元刚度方程 103

第九节 应用示例 106

一、等截面门式钢刚架 106

二、变截面门式钢刚架 107

三、Vogel门式钢刚架 108

四、Vogel六层钢框架 109

五、跨中有集中荷载的单层刚架 111

六、梁上有均布荷载的单层刚架 111

七、跨中有集中荷载的四层钢框架 112

八、两跨三层组合梁钢框架 112

参考文献 114

第一节 柱单元的受力与变形 116

第二节 双向受弯柱单元的弹性刚度方程 116

第八章 柱单元弹性及弹塑性刚度方程 116

第三节 双向受弯柱单元的弹塑性刚度方程 118

第四节 单向受弯柱单元的弹性及弹塑性刚度方程 121

第五节 楔形柱单元的轴向刚度 122

一、弹性刚度 122

二、弹塑性刚度 123

第六节 试验验证 123

一、试件 123

二、加载装置与测点布置 126

三、加载方案 127

四、试验的理论分析 130

五、分析与实测的对比 131

参考文献 132

第九章 节点域和梁柱连接受力性能及其对框架梁柱刚度影响 133

第一节 节点域的受力性能 133

一、节点域的受力及弹性刚度 133

二、节点域剪切变形与剪切力矩的弹塑性关系 135

第二节 节点域剪切变形对框架梁、柱刚度的影响 135

一、连带节点域框架梁单元刚度方程 136

二、连带节点域单向受弯柱单元刚度方程 138

三、连带节点域双向受弯柱单元刚度方程 139

第三节 梁柱连接受力性能 140

一、半刚性连接的约束关系 141

二、半刚性连接的滞回关系 145

第四节 梁柱连接变形对框架梁刚度的影响 147

一、连带连接框架梁单元刚度方程 147

二、连带连接及节点域框架梁单元刚度方程 148

一、节点域对框架侧移的影响 149

第五节 示例 149

二、梁柱连接对框架侧移的影响 153

参考文献 155

第十章 支撑单元弹性及弹塑性刚度方程 156

第一节 普通支撑的受力与滞回特性 156

第二节 普通支撑弹性及弹塑性刚度的理论分析方法 157

第三节 普通支撑的滞回模型 161

第四节 防屈曲支撑滞回特性与滞回模型 163

第五节 支撑的刚度方程 164

参考文献 165

第十一章 剪切梁及其弹性与弹塑性刚度方程 167

第一节 偏心支撑框架与剪切梁 167

一、偏心支撑框架 167

二、剪切梁的条件 167

第二节 剪切梁的滞回模型 168

第三节 剪切梁的刚度方程 170

参考文献 171

第一节 一般分析方法 172

第十二章 平面框架体系弹性稳定分析 172

第二节 等截面框架柱计算长度 173

一、框架柱计算长度概念 173

二、计算假定与计算简图 174

三、计算长度计算公式 175

四、计算长度简化计算公式 179

五、计算长度的修正 179

六、剪切变形对计算长度的影响 181

七、计算示例 182

一、不同边界条件下的楔形压杆 186

第三节 变截面框架柱计算长度 186

二、门式钢刚架楔形柱 188

参考文献 191

第十三章 平面框架体系非线性分析 193

第一节 一般分析方法 193

一、受载分类 193

二、承载力极限状态的判别准则 194

三、分析步骤 195

四、基本单元与基本未知量 195

五、第一类受载的结构分析 195

六、第二类受载的结构分析 196

七、数例 196

第二节 考虑P-△效应的近似计算 198

一、近似计算公式 198

第三节 考虑P-△效应的简化计算模型 200

一、简化模型的建立 200

二、示例 200

二、数例 202

参考文献 203

第十四章 平面框架体系地震反应分析 204

第一节 一般分析方法 204

一、结构的运动微分方程 204

二、结构运动微分方程的求解 205

三、结构的质量、刚度、阻尼矩阵的确定 208

四、算例 209

第二节 半刚架分析模型 210

一、分析假定与半刚架折算规则 210

二、半刚架梁单元刚度方程 212

三、算例 213

第三节 剪弯层分析模型 215

一、模型的等效刚度 215

二、模型的层间剪切屈服参数 217

三、示例 218

一、支撑框架的分解与简化 221

第四节 支撑框架结构简化分析模型 221

二、纯框架的层间刚度矩阵 222

三、纯支撑体系的层间刚度矩阵 222

四、算例 223

参考文献 223

第十五章 空间框架体系分析模型 224

第一节 空间杆系模型 224

一、局部坐标转化为整体坐标 224

二、楼面的无限刚性要求 227

三、结构的总体刚度方程及静力凝聚 229

第二节 平面子结构模型 230

一、平面子结构在整体坐标下的刚度方程 230

二、空间框架的总体刚度方程 233

三、算例 233

第三节 综合离散模型 234

一、综合离散法的基本思想 234

二、广义单元分析 236

三、广义结构刚度方程 239

四、结构分析步骤 240

五、算例 241

参考文献 243

第二篇 钢结构框架体系系统可靠度设计 244

第十六章 结构设计方法概论 244

第一节 确定性方法 244

一、容许应力设计法（Allowable Stress Design，简称ASD） 244

第二节 结构构件可靠度设计法 245

二、塑性设计法（Plastic Design，简称PD） 245

第三节 结构系统可靠度设计法 247

参考文献 248

第十七章 结构系统可靠度计算 250

第一节 结构可靠度基本概念 250

一、结构的功能要求 250

二、结构的功能函数 250

三、结构极限状态 251

四、结构可靠度 251

五、可靠指标 252

第二节 结构可靠度分析的实用方法 254

一、中心点法 254

二、验算点法 259

第三节 随机变量间的相关性对结构可靠度的影响 261

第四节 结构系统可靠度概念与上下界 262

一、基本概念 262

二、结构系统可靠度的上下界 264

第五节 结构系统可靠度计算的随机抽样半解析法 265

一、方法的原理 265

二、随机抽样 266

三、计算近似概率密度函数的指数多项式法 268

第六节 示例 269

一、钢梁截面的受弯弹性极限承载可靠度 269

二、门式钢刚架的极限承载可靠度 272

参考文献 274

第一节 钢结构框架体系结构抗力的随机性 276

第十八章 钢结构框架体系系统可靠度评价 276

第二节 荷载的随机性 278

第三节 典型钢结构框架体系系统可靠度评价 279

一、随机变量相关性的影响 279

二、在竖向荷载作用下结构的系统可靠度评价 280

三、在水平和竖向荷载作用下结构的可靠度计算 282

第四节 结构系统可靠度评价对比 283

参考文献 284

一、目标可靠度指标 286

第十九章 钢结构框架体系系统可靠度设计方法 286

第一节 基于系统可靠度的结构设计 286

二、荷载和荷载组合 287

三、实用设计公式 287

第二节 随机变量相关性对分项系数的影响 292

第三节 结构系统可靠度设计与其他设计方法的比较 294

一、门式钢刚架结构 294

二、多层钢框架结构 297

参考文献 301