不同角度斜柱的钢框架结构静力稳定性分析
钢结构设计中稳定性分析
进行强柱弱梁的设计时需要进行 弹塑性 的分析和计算 。 设计
３ 钢结 构稳 定 性设 计 的原则
考虑 到前面所论述 的钢结构稳定性 问题 ， 在具体 的钢结 构设计 中 ， 主要从 三个方 面来保证 钢结构 的稳定性 ， 确 保在
使 用 过 程 中不 会 因失 稳 而 破 坏 。
非 常常见 。 斜 柱与垂直 构件 相比 ， 由于其倾角非常的明显 ， 因
导致 加速度 与变形 的方 向相反 ， 此 时干扰撤去 ， 运 动则会趋
于静 止 ， 因此结构 的平衡状 态是稳定 的 ； 但 当 荷 载 大 于 极 限
此 这在设计 过程 中也要求对 建筑构件 的剪力进 行更加 严格
４ ． ２平 衡 法
平荷载才为零 。但 在实际 的生活环境 中， 周围都会存在不 同
程度 的风荷 载 ，风荷 载会在水 平方 向上对建筑产 生荷载效 应， 影 响结构 的稳定性 。由此 可以看 出 ， 设计人员事先需要根 据 当地 环境下存 在 的风 荷载进行 钢结构水 平荷载 系数 的计
・
３１ ・
第 １ １ 期（ 总第 １ ７ ５ 期）
地基 工程 ■
５ 施工 难点 处理
５ ． １卡（埋）钻的预防及 处理 技术 经常检查钻头直径， 磨耗不 超过 １ ． ５ ｅ ａ； ｒ 准备备用钻头 ， 对 磨好 的钻头及 时补焊 ；更换新 钻头先 用小 冲程 冲击一段 时
的计算分析 。在国内 ， 建筑设计人员在进行钢结构的设 计时 ， 为 了简便计 算 ， 常常将 垂直构件 简化为柱子 进行处理 ， 对应
荷载时 ， 加速度和变形 的方 向相 同 ， 此时 即使将干扰撤去 ， 运
钢结构建筑的稳定性分析
钢结构建筑的稳定性分析随着现代建筑技术的发展，钢结构建筑在世界范围内逐渐得到广泛应用。
与传统的混凝土结构相比，钢结构建筑具有重量轻、强度高、施工速度快等优势。
然而，在设计和施工过程中，钢结构建筑的稳定性问题是一个需要特别关注的重点。
首先，要针对钢结构建筑的稳定性进行分析，我们需要了解结构的受力特点。
钢结构建筑通常由构件和节点组成。
构件包括梁、柱、悬臂梁等，而节点则是构件的连接部分。
在设计过程中，需要通过计算和模拟等方法确定合适的构件尺寸和节点连接方式。
为了保证钢结构建筑的稳定性，首先需要考虑其整体受力行为。
钢结构建筑的整体稳定性主要来自于构件的抗弯刚度和抗侧移能力。
其中，抗弯刚度是指构件在承受外力时抵抗弯曲的能力，而抗侧移能力则是指构件在受到侧向力作用时不发生严重位移的能力。
在实际设计中，常常采用有限元分析等方法来进行钢结构建筑的稳定性评估。
有限元分析能够对结构进行三维模拟，考虑各种载荷情况下的受力行为。
通过这种分析方法，可以得到有效的结构响应，进而确定合适的结构参数。
此外，钢结构建筑的稳定性还需要考虑临界稳定性问题。
临界稳定性是指结构在受到极限载荷时，发生局部屈曲或整体失稳的能力。
为了保证结构的临界稳定性，设计者需要在抗侧移和抗弯刚度之间找到合适的平衡点。
通常，为了提高结构的临界稳定性，会在关键部位加强节点连接和构件强度。
总而言之，钢结构建筑的稳定性分析是一个复杂而重要的问题。
设计者需要通过合理的计算和模拟方法，确定结构的抗弯刚度和抗侧移能力，并保证其临界稳定性。
只有在稳定性得到充分保证的情况下，钢结构建筑才能够安全可靠地使用。
虽然钢结构建筑在设计和施工中需要更加复杂严谨的考量，但其所具备的优势使得其在现代建筑领域有着广泛的应用前景。
通过不断完善设计和施工技术，我们相信钢结构建筑的稳定性问题将得到更好的解决，为人们创造更安全、舒适的居住和工作环境。
浅谈钢结构设计中的稳定性分析
浅谈钢结构设计中的稳定性分析摘要在钢结构设计中,稳定是较为重要的一个环节,本文分析了钢结构稳定设计应遵循的原则以及钢结构稳定设计特点,并提出钢结构稳定性设计的计算方法。
关键词钢结构;稳定性1 钢结构稳定设计的原则根据稳定问题在实际设计中的特点提出了三项原则并做了具体阐述:1)结构计算简图和实用计算方法所依据的简图相一致,这对框架结构的稳定计算十分重要。
GB50017-2003规范对单层或多层框架给出的计算长度系数采用了5条基本假定,其中包括:“框架中所有柱子是同时丧失稳定的,即各柱同时达到其临界荷载”。
按照这条假定,框架各柱的稳定参数杆件稳定计算的常用方法,往往是依据一定的简化假设或者典型情况得出的,设计者必须确知所设计的结构符合这些假设时才能正确应用。
在实际工程中,框架计算简图和实用方法所依据的简图不一致的情况若按规范的系数计算,会导致不安全的后果。
2)设计结构的细部构造和构件的稳定计算必须相互配合,使二者有一致性。
结构计算和构造设计相符合,一直是结构设计中大家都注意的问题。
对要求传递弯矩和不传递弯矩的节点连接,应分别赋与它足够的刚度和柔度,对桁架节点应尽量减少杆件偏心,这些都是设计者处理构造细部时经常考虑到的。
但是,当涉及稳定性能时,构造上时常有不同于强度的要求或特殊考虑。
3)结构整体布置必须考虑整个体系以及组成部分的稳定性。
目前,结构大多数是按照平面体系来设计的,如桁架和框架都是如此。
保证这些平面结构不致出平面失稳,需要从结构整体布置来解决,亦即设计必要的支撑构件。
这就是说,平面结构构件的出平面稳定计算必须和结构布置相一致。
由平面桁架组成的塔架,基于同样原因,需要注意杆件的稳定和横隔设置之间的关系。
2 钢结构稳定设计特点1)稳定性整体分析:杆件能否保持稳定牵涉到结构的整体。
稳定分析必须从整体着眼;2)稳定计算的其它特点:在弹性稳定计算中,除了需要考虑结构的整体性外,还有一些其他特点需要引起重视,首先要做的就是二阶分析,这种分析对柔性构件尤为重要,这是因为柔性构件的大变形量对结构内力产生了不能忽视的影响;其次,普遍用于应力问题的迭加原理,在弹性稳定计算中不能应用;3)失稳和整体刚度:现行规范通用的轴心压杆的稳定计算法是临界压力求解法和折减系数法。
钢结构柱稳定性分析
钢结构柱稳定性分析钢结构柱作为支撑结构的重要组成部分，在工程设计中扮演着至关重要的角色。
稳定性是评估钢结构柱性能的一个关键指标，本文将从理论分析和实例应用两个方面，对钢结构柱的稳定性进行深入探讨。
一、理论分析1.1 稳定性定义和影响因素钢结构柱的稳定性指其抵抗压力的能力，并且在承受荷载时不会产生无法可靠预测的变形和破坏。
稳定性分析时，需要考虑以下因素：- 材料特性：如钢的弹性模量、屈服强度等，这些参数直接影响柱的稳定性。
- 断面形状：柱截面的几何形状和尺寸也会对稳定性产生影响。
- 受力条件：荷载类型、受力方式和作用点位置等都会对柱的稳定性产生影响。
1.2 稳定性分析方法稳定性分析方法包括理论分析和数值分析两种。
理论分析是基于材料力学原理和结构力学原理，通过推导公式和方程，对稳定性进行计算和分析。
而数值分析则是通过使用计算机软件，根据给定的模型和方程，模拟柱的应力和变形情况。
常用的数值分析方法有有限元法、弹塑性分析法等。
1.3 稳定性失效模式钢结构柱在受力过程中可能发生不同的失效模式。
常见的失效模式有以下几种：- 屈曲失效：柱产生弹性屈曲，继而变形，无法承受更大的荷载。
- 局部失稳：柱截面的一部分，在受到较大荷载作用时出现局部弯曲或局部压扁现象。
- 全局失稳：柱整体失去稳定性，发生侧扭、屈曲或倒塌等现象。
二、实例应用为了进一步说明钢结构柱稳定性分析的实际应用，以下将以某工程项目中的一根钢结构柱为例，进行稳定性分析。
2.1 工程项目背景描述某高层建筑项目中，需要设计一根用于支撑楼层的钢结构柱，该柱高15米，使用普通碳素结构钢材料。
2.2 稳定性分析过程根据柱的高度、材料特性和受力条件，可以采用理论分析和数值分析相结合的方法进行稳定性分析，具体步骤如下：- 步骤一：确定柱的截面形状和尺寸。
根据楼层布置和受力要求，确定柱截面选择为矩形截面，尺寸为300mm * 500mm。
- 步骤二：理论分析计算。
利用材料力学和结构力学理论，计算柱的截面惯性矩、截面模量和截面的屈服强度。
钢结构稳定性分析
隔音效果是评估住宅的一个重要指标，轻钢体系安装的窗均采用中空玻璃，隔音效果好，隔音达40分贝以上；由轻钢龙骨、保温材料石膏板组成的墙体，其隔音效果可高达60分贝。 健康性：干作业施工，减少废弃物对环境造成的污染，房屋钢结构材料可100%回收，其他配套材料也可大部分回收，符合当前环保意识；所有材料为绿色建材，满足生态环境要求，有利于健康。 ?
钢结构优点
抗震性：
低层别墅的屋面大都为坡屋面，因此屋面结构基本上采用的是由冷弯型钢构件做成的三角型屋架体系，轻钢构件在封完结构性板材及石膏板之后，形成了非常坚固的"板肋结构体系"，这种结构体系有着更强的抗震及抵抗水平荷载的能力，适用于抗震烈度为8度以上的地区。
抗风性：
型钢结构建筑重量轻、强度高、整体刚性好、变形能力强。建筑物自重仅是砖混结构的五分之一，可抵抗每秒70米的飓风，使生命财产能得到有效的保护。
编辑本段钢结构的安装要点：
（1） 摩擦系数： ，其中F为抗滑移试验所测得的使试件产生初始 滑移的力，nf为摩擦面数， 为与F对应的高强螺栓拧紧预拉力实测 值之和。 （2） 扭矩系数： ，其中d为高强螺栓公称直径(mm)，M为施加扭矩值（N﹒M ），P为螺栓预紧力。10.9级高强度大六角螺栓连接必须保证扭矩系数K的平均值为0.110～0.150。其标准偏差应小于等于0.010。 （3） 初拧扭矩：为了缩小螺栓紧固过程中钢板变形的影响，可用二次拧紧来减小先后拧紧螺栓之间的相互影响。高强螺栓第一次拧为初拧，使其轴力宜达到标准轴力的60%～80%。 （4） 终拧扭矩：高强螺栓最后紧固用的扭矩为终拧扭矩。考虑各种预应力的损失，终拧扭矩一般比按设计预拉力作理论计算的扭矩值大5%～10%。 钢结构的清理 钢结构抛丸机，清理过程中由电气控制的可调速输送辊道将钢结构件或钢材送进清理机室体内抛射区，其周身各面受到来自不同坐标方位的强力密集弹丸打击与磨擦，使之其上的氧化皮、锈层及其污物迅速脱落，钢材表面就获得一定粗糙度的光洁表面，在清理室外两边进出口辊道装卸工件。落入钢材上面的弹丸与锈尘经吹扫装置吹扫，撒落下来的丸尘混合物由回收螺旋输送到室体漏斗、纵横向螺旋输送机汇集于提升机下部，再提升到机器上部的分离器里，分离后的纯净弹丸落入分离器料斗中内，供抛丸循环使用。抛丸清理中产生尘埃，由抽风管送向除尘系统，净化处理后的净气排放到大气中，颗粒状尘埃被捕捉收集。 二.主要构成 DISA钢结构抛丸机
钢结构柱稳定性分析与设计
钢结构柱稳定性分析与设计钢结构的应用已经广泛应用于工业、民用、桥梁等各个领域。
其中，钢结构柱作为承载重要纵向荷载的主要构件之一，在结构设计中起着至关重要的作用。
本文将对钢结构柱的稳定性进行分析与设计，以确保其在使用过程中的安全可靠性。
1. 稳定性分析在进行钢结构柱的稳定性分析之前，首先需要了解柱的受力情况和设计参数。
柱的受力主要包括压力、弯矩和轴向力三个方面。
同时，还需要确定柱的几何参数，如截面形状、截面尺寸、材料等。
基于这些基本参数，可以进行稳定性分析。
1.1 基本理论：稳定系数与屈曲强度稳定性分析的核心理论是稳定系数和屈曲强度。
稳定系数是指柱在受力情况下的稳定性能，通常以稳定性安全系数来衡量，数值一般大于1。
屈曲强度是指柱在受力超过一定临界值时，发生屈曲破坏的承载能力。
1.2 欧拉公式欧拉公式是钢结构柱稳定性分析中最常用的公式之一，公式表达如下：Pcr = (π² × E × I) / L²其中，Pcr为柱的临界压力，E为钢材的弹性模量，I为截面二阶矩，L为柱的长度。
1.3 弯扭和细长柱对于弯扭和细长钢结构柱，需要引入额外的参数进行分析。
弯扭柱的主要特点是在受力过程中不仅产生弯曲，还会发生扭转变形。
细长柱则是指其长径比较大，易产生扭转屈曲失稳。
针对这两种特殊情况，需要进行详细的计算和分析。
2. 柱的设计在进行钢结构柱的设计时，需要根据结构的实际需求和使用条件，综合考虑稳定性、经济性和施工性等因素。
2.1 确定截面形状和尺寸根据实际情况和设计要求，选择合适的截面形状和尺寸。
常见的截面形状包括矩形、圆形、H型等，不同形状有其各自的优缺点。
同时，根据受力情况和设计参数，确定截面的尺寸。
2.2 材料选择钢结构柱的材料选择与整个结构的设计息息相关。
常见的钢材种类包括普通碳素钢、低合金高强度钢等，根据实际的使用情况和设计要求，选用合适的材料。
2.3 考虑稳定性安全系数在设计过程中，需要合理考虑稳定性安全系数的取值。
建筑钢结构设计中稳定性的设计方法分析
建筑钢结构设计中稳定性的设计方法分析引言：钢结构在承重结构体系中具有重要的地位，其结构具备高强度和轻量化等优势，因此在土木建筑工程中广泛采用钢结构可以获得显著的效益。
当前，随着相关规范的进一步完善和重要建筑项目的不断推进，钢结构行业正迎来更加广阔的发展前景。
而在钢结构设计中，稳定性是需要重点考虑的因素，稳定性问题如果得不到妥善解决，可能导致结构的失稳而造成重大的设计安全事故，尤其是在高层建筑和桥梁等需要承受较大荷载而跨度又大的结构中，稳定性设计更是必不可少的要素，由此来看，它对于建筑钢结构设计的重要性不言而喻。
1.建筑钢结构设计稳定性要求建筑结构的稳定性是确保其安全可靠的一项根本要求，在钢结构设计中，稳定性也是必不可少的关注点。
钢结构的设计需要满足屈曲稳定和整体平衡的要求，这意味着在不同的受力情况下，建筑钢结构能够抵抗屈曲和扭曲，并能够通过适当的配置和尺寸来实现结构的整体平衡。
同时要关注柱、梁和桁架等构件的稳定性，要求各构件能够承受相应的力，并避免局部屈曲或失稳，并考虑结构的刚度和变形，确保在荷载作用下的变形保持在可接受的范围内，不会对建筑物的正常使用和功能产生负面影响。
为了满足这些稳定性要求，设计人员需充分考虑结构的几何形状、截面尺寸以及材料的强度和刚度等因素，并采用适当的结构分析和计算方法验证稳定性。
2.建筑钢结构稳定性设计概述2.1 钢结构含义说明建筑钢结构是指利用钢材作为主要结构材料构建的建筑物的结构体系，它以钢材为主要构件，通过不同钢构件的组合和连接形成一个稳定的整体，具有很高的强度和刚度，能够有效地承受自重、风荷载和地震荷载等各种荷载，其优点包括重量轻、施工速度快、抗震性能好等。
建筑钢结构的设计和施工需要充分考虑结构的稳定性、安全性和经济性，确保建筑物能够承受预期的荷载，并满足使用功能和安全要求，还需要对其进行科学的维护和修理作业，以延长其使用寿命[1]。
它广泛应用于高层建筑、桥梁、厂房和体育馆等各类建筑物，其发展得益于钢材的优越性能和工程技术的不断进步，为建筑领域提供了一种可靠、灵活的结构解决方案。
钢结构建筑设计中的稳定性分析与优化
钢结构建筑设计中的稳定性分析与优化随着现代建筑工程的快速发展，钢结构建筑作为一种先进、轻巧、强度高的结构体系，越来越受到设计师和建筑师的青睐。
然而，在设计钢结构建筑时，稳定性成为一个至关重要的问题。
本文将探讨钢结构建筑设计中的稳定性分析与优化方法，以帮助设计师更好地理解和解决这一问题。
钢结构建筑的稳定性分析是指在特定荷载作用下，结构能够抵抗整体失稳的能力。
主要包括整体稳定性和局部稳定性两方面。
整体稳定性主要考虑结构在弯曲、屈曲、扭曲和局部稳定等多种情况下的整体失稳问题。
局部稳定性则主要考虑结构的构件、连接等局部部位的失稳问题。
稳定性分析不仅是确保结构安全的关键，同时也是提高结构抗震性能的重要手段。
在进行钢结构建筑设计中的稳定性分析时，首先需要对结构进行模型化，即将结构转化为数学模型，包括节点、梁柱、板壳等各个构件的数学表示和连接方式的建模。
其次，需要确定结构的边界条件和受力情况，包括荷载的类型、大小和作用方向等。
然后，根据结构材料的力学性能和建模的结果，通过理论计算或数值模拟，对结构的整体和局部稳定性进行分析。
最后，根据分析结果，进行结构的优化设计，使得结构在满足强度和稳定性的前提下，达到轻量化和经济性的要求。
在稳定性分析过程中，常用的方法包括弹性分析、弹塑性分析和非线性分析。
弹性分析是最简单、最常用的方法，主要适用于结构的整体稳定性分析。
弹塑性分析是介于弹性分析和非线性分析之间的方法，考虑了材料的塑性变形，适用于一些要求较高的结构。
非线性分析是一种比较复杂的方法，可以更全面准确地反映结构的稳定性，但计算复杂度较高，适用于复杂结构和特殊情况的分析。
在稳定性分析中，常见的优化方法包括形态优化和材料优化。
形态优化主要通过改变结构的形状和布置方式，使得结构在保持稳定性的前提下，达到轻量化的目的。
而材料优化则通过改变结构材料的力学性能参数，如弹性模量、屈服强度等，来提高结构的稳定性。
形态优化和材料优化可以结合使用，通过多次迭代分析和优化，得到最优的设计方案。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ＩＳＳＮ １００９－８９８４ＣＮ ２２－１３２３／Ｎ长春工程学院学报（自然科学版）２０１８年第１９卷第１期Ｊ．Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ Ｉｎｓｔ．Ｔｅｃｈ．（Ｎａｔ．Ｓｃｉ．Ｅｄｉ．），２０１８，Ｖｏｌ．１９，Ｎｏ．１ ２／３１５－８ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９－８９８４．２０１８．０１．００２不同角度斜柱的钢框架结构静力稳定性分析收稿日期：２０１７－０６－２３作者简介：赵丽芝（１９９４－），女（汉），山西，硕士主要研究结构工程。
赵丽芝（长春工程学院土木工程学院，长春１３００１２）摘 要：斜柱建筑作为一种新兴的结构形式，给大众带来了独特的视觉体验，使得斜柱在建筑中的应用有所增加。
利用ＳＡＰ２０００软件建立有限元模型，通过对比不同倾斜角度斜柱模型在静荷载作用下的荷载—位移曲线，得出不同角度斜柱对钢框架结构静力稳定性的影响。
关键词：斜柱；倾斜角度；钢框架结构；稳定性中图分类号：ＴＵ３９１文献标志码：Ａ 文章编号：１００９－８９８４（２０１８）０１－０００５－０４０ 引言近年来，斜柱受到越来越多设计师的青睐，使得带斜柱的建筑明显增加［１］。
如何正确选取斜柱的倾斜角度成为建筑设计中的难题，因此，斜柱倾斜角度对结构影响的研究十分重要。
国内外学者对带斜柱建筑的研究侧重于斜柱构件本身，关于斜柱对结构性能影响的研究较少［２－５］。
本文利用有限元软件ＳＡＰ２０００建立钢框架模型，并通过改变模型中斜柱的倾斜角度，分析和研究斜柱对钢框架结构静力稳定性的影响。
１ 模型建立首先，用有限元分析软件ＳＡＰ２０００建立模型Ｍ１。
Ｍ１模型中一个６层钢框架结构，各层层高均为５．４ｍ，总高２０．４ｍ，表１给出了模型Ｍ１中梁柱的具体截面尺寸。
模型中，Ａ轴线上所有柱子为斜柱，倾斜角度为５°（倾斜角度为柱子与铅垂线间的角度），斜柱高度至３层（１６．２ｍ）。
表１ 模型梁、柱截面尺寸层数梁柱１～３ＨＮ３５０×１７５×７×１１ＨＷ２５０×２５０×１５×１５４～５ＨＮ３５０×１７５×７×９ＨＷ２５０×２５０×１２×１２６ＨＮ２２０×１２５×６．５×９ＨＷ２００×２００×８×１２ Ｍ２模型和Ｍ３模型是将Ｍ１模型中所有的斜柱的倾斜角度分别修改为１０°和１５°，其余均与Ｍ１相同。
图１～３分别给出了模型Ｍ１、Ｍ２和Ｍ３的三维视图。
图１ Ｍ１三维视图图２ Ｍ２三维视图图３ Ｍ３三维视图２ 稳定性判别准则结构失稳一般分为两类：第一类是理想的情况，即当结构达到某荷载值时，结构除了原有的平衡状态外，还可能存在第二种平衡状态，所以又称平衡分岔失稳或分支点失稳，由于其在数学处理上是求解特征值的问题，故又称为特征值屈曲。
第二类失稳是指结构失稳时，变形迅速增大，不会出现新的变形形式，即平衡状态不会发生质变，又称为极值点失稳。
本文的稳定性分析考虑了结构的初始缺陷、几何非线性以及材料非线性，属于第二类失稳［６］。
对于结构整体稳定性判别准则，文献［７］指出对于整体稳定性准则有以下３个观点：１）荷载—位移曲线顶点判定准则；２）承荷载极限判定准则；３）荷载—位移曲线斜率判定准则。
本文采用第２）种判别准则，给结构逐级加载，直到结构无法承受为止，认为此时为结构的稳定临界状态，对应的荷载为结构的静力极限荷载。
３ 稳定性分析３．１ 荷载组合静荷载的设计组合有多种，考虑的荷载主要包括结构自重、墙体重量（折合成线荷载施加在梁上）、活荷载以及Ｘ向风荷载，取基本风压值０．４５ｋＮ／ｍ２，地面粗糙度为Ｂ类，风荷载体形系数μｓ＝１．３。
３．２ 特征值屈曲分析特征值屈曲分析在分析过程中不考虑结构的初始缺陷和非线性属性，因此，它的屈曲荷载可近似代表相应的第二类稳定问题的上限，所以在求解结构的极限荷载之前，一般先对结构进行一次特征值屈曲分析。
采用有限元分析软件ＳＡＰ２０００对结构进行特征值屈曲分析后，可以得到不同模态下的特征值屈曲因子λ，λ与施加在结构上的荷载的乘积才是我们所说的屈曲荷载大小。
由于结构的永久荷载为结构自重及墙身重量，是结构的固有荷载，因此在屈曲分析中只对结构施加活荷载和风荷载，但是需要将初始条件设置为恒荷载非线性工况之后。
上述荷载作用下结构屈曲分析的前三阶屈曲模态如图４所示。
（ａ）一阶屈曲模态（ｂ）二阶屈曲模态（ｃ）三阶屈曲模态图４ Ｍ１的前三阶屈曲模态６长春工程学院学报（自然科学版）２０１８，１９（１）由图４可知，无论哪种模态，结构的顶层位移都是最大的，取顶层节点１４７（３０ｍ，１２ｍ，２０．４ｍ）为观察点来确定达到极限荷载作用时结构的最大位移。
表２列出了结构Ｍ１、Ｍ２的前三阶模态特征值屈曲因子值。
表２ Ｍ１、Ｍ２特征值屈曲因子模型模态１模态２模态３Ｍ１ １３５．５９ ２１１．９４ ２１５．４９Ｍ２ １３６．２９ ２１１．８２ ２１９．５６Ｍ３ １３４．７２ ２０９．４５ ２２４．８４通常情况下，将结构第一振型的特征值屈曲因子与基本荷载的乘积作为结构的屈曲荷载。
从表２可以看出，在理想情况下，模型Ｍ１可以承受的最大荷载为：１×恒荷载＋１×楼层荷载＋１３５×（活荷载＋风荷载）；Ｍ２模型可承受的最大荷载为：１×恒荷载＋１×楼层荷载＋１３６×（活荷载＋风荷载）；Ｍ３模型可承受的最大荷载为：１×恒荷载＋１×楼层荷载＋１３４×（活荷载＋风荷载）。
以此为模型Ｍ１、Ｍ２和Ｍ３的荷载上限对结构进行非线性屈曲分析。
３．３ 非线性屈曲分析工程实际中不可避免地存在初始缺陷，结构的几何非线性和材料非线性对结构的影响也是客观存在的。
所以，要想得到结构的极限承载能力，还需要进行结构的非线性屈曲分析。
将模型Ｍ１的比例参数设置为１３６，荷载子步设定为２７２步，即每一个子步对应０．５倍的基本荷载；将Ｍ２的比例参数设置为１３７，荷载子步也设定为２７４步；将Ｍ３的比例参数设置为１３５，荷载子步也设定为２７０步。
分别对Ｍ１、Ｍ２和Ｍ３进行非线性屈曲分析，得到各自的荷载子步—位移曲线，如图５。
由图５可以得出以下结论：１）模型Ｍ１在前３２步的加载过程中，结构的荷载位移关系曲线大致为直线，说明结构还处于弹性阶段；再继续加载到基本荷载３３步时，荷载位移曲线变弯曲，斜率呈现增大趋势，结构的刚度逐渐变小；当承受的外力增加到３９步时，结构的刚度迅速减小，分析停止，根据第二类稳定性判定准则可知此时结构丧失了稳定性，结构的最大位移为０．２９ｍ。
因此，可以认为模型Ｍ１的极限荷载为３９×０．５＝１９．５倍的基本荷载。
２）模型Ｍ２在前３２步的加载过程中，结构的荷载位移关系曲线大致为直线；再继续加载到基本荷载３３步时，荷载位移曲线变弯曲，结构的刚度逐渐变小；当荷载增加到４２步时，结构的刚度迅速减小，同时分析停止，根据第二类稳定性判定准则可知此时结构丧失了稳定性，结构的最大位移为０．２９ｍ。
因此，可以认为模型Ｍ２的极限荷载为４２×０．５＝２１倍的基本荷载；同理可以得出，Ｍ３的极限荷载为１８倍的基本荷载，结构的最大位移为０．３５ｍ。
（ａ）Ｍ１荷载位移曲线图（ｂ）Ｍ２荷载位移曲线图（ｃ）Ｍ３荷载位移曲线图图５ 模型荷载位移曲线图３）钢框架结构的稳定性并不是随着斜柱角度的增大而提高，当斜柱的倾斜角度增大到一定值时，钢框架结构的稳定性反而会明显降低。
３．４ 斜柱倾斜角度与结构稳定性关系通过以上的分析可知，斜柱的倾斜角度与钢框７ 赵丽芝：不同角度斜柱的钢框架结构静力稳定性分析架结构的稳定性之间并不是正比例的关系。
分别建立模型Ｍ４～Ｍ１１，模型中斜柱的倾斜角度依次为６°、７°、８°、９°、１１°、１２°、１３°和１４°，分别对他们进行特征值屈曲分析与非线性屈曲分析，得出各自的极限承载能力，见表３。
表３ 斜柱倾斜角度与模型极限承载能力斜柱倾斜角度／（°）极限荷载／倍５ １９．５６ １９．５７ １９．５８ ２０．０９ ２０．５１０ ２１．０１１ ２１．０１２ ２１．５１３ ２２．０１４ ２１．５１５ １８．０为了更直观地表达分析结果，将表３的数据绘制成图６所示的折线图。
图６ 斜柱倾斜角度与模型极限承载能力关系图由图６可以看出，此钢框架结构在斜柱倾斜角度小于１３°时，结构的极限承载能力随着斜柱倾斜角度的增大而缓慢提高，当斜柱的倾斜角度大于１４°时，钢框架结构的静力稳定性显著下降。
可知，对于本钢框架结构静力稳定性而言，合适的斜柱倾斜角度为１３°。
４ 结语本文利用有限元软件ＳＡＰ２０００分析研究了斜柱的倾斜角度对钢框架结构静力稳定性的影响，通过分析得到模型Ｍ１、Ｍ２以及Ｍ３在静荷载作用下的荷载位移曲线，对比发现钢框架结构的稳定性并不是随着斜柱角度的增大而提高，而是呈抛物线型，即当斜柱的倾斜角度增大到一定值时，钢框架结构的稳定性反而会明显降低。
参考文献［１］容柏生．国内高层建筑结构设计的若干新进展［Ｊ］．建筑结构，２００７，３７（９）：１－５．［２］王永春，丁洁民．斜柱超高层筒中筒结构的受力特性研究［Ｃ］／／第１８届全国高层建筑结构学术交流会论文集（上册）．北京：中国建筑科学研究院，２００４：３３３－３３８．［３］傅剑平，程思聪，黄宗瑜．钢管混凝土斜柱抗剪环－环梁节点抗震性能试验［Ｊ］．重庆大学学报，２００８，３１（３）：３４９－３５４．［４］马凯．超限倾斜结构的弹塑性动力分析［Ｊ］．动力学与控制学报，２０１１，９（３）：２５３－２５６．［５］刘庆林，傅学怡，曹敏丽，等．体型收进斜撑转换结构研究应用———珠海信息大厦高位收分转换解析［Ｊ］．土木工程学院，２００６（２）：６－１０．［６］董庆．高层钢框架结构整体稳定性研究［Ｄ］．南京：南京林业大学，２０１２．［７］王旭，张威，甘为众，等．钢框架整体稳定判定准则研究［Ｊ］．科技创业月刊，２００６，１０（３）：２３０－２３２．Ｔｈｅ Ｓｔａｔｉｃ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｔｏ Ｓｔｅｅｌ Ｆｒａｍｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｗｉｔｈ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ａｎｇｌｅ Ｉｎｃｌｉｎｅｄ ＣｏｌｕｍｎｓＺＨＡＯ Ｌｉ－ｚｈｉ（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００１２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓ ａ ｎｅｗ ｆｏｒｍ ｏｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ ｗｉｔｈ ｉｎｃｌｉｎｅｄ ｃｏｌｕｍｎｓ ｈａｖｅ ｂｒｏｕｇｈｔ ａ ｕｎｉｑｕｅ ｖｉｓｕａｌ ｅｘｐｅｒｉ－ｅｎｃｅ ｔｏ ｔｈｅ ｐｕｂｌｉｃ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅ ｕｓａｇｅ ｏｆ ｉｎｃｌｉｎｅｄ ｃｏｌｕｍｎｓ ｉｎ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ ｈａｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ．Ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＳＡＰ２０００ｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｔｏ ｓｔａｔｉｃ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｆｒａｍｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｎｇｌｅ ｉｎｃｌｉｎｅｄ ｃｏｌｕｍｎｓ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｔｈｅ ｌｏａｄ－ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｃｌｉｎｅｄ ｃｏｌｕｍｎ ｍｏｄｅｌｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｎｇｌｅ ｉｎｃｌｉｎｅｄ ｃｏｌｕｍｎｓ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｉｎｃｌｉｎｅｄ ｃｏｌｕｍｎ；ａｎｇｌｅ ｏｆ ｉｎｃｌｉｎａｔｉｏｎ；ｓｔｅｅｌ ｆｒａｍｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｓｔａｂｉｌｉｔｙ８长春工程学院学报（自然科学版）２０１８，１９（１）。