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[T0071]某五层钢结构宾馆建筑图结构图计算书

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建筑

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毕业设计计算书

结构

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编号：443775 类型：共享资源大小：2.81MB 格式：ZIP 上传时间：2015-06-25 上传人：小*** IP属地：福建

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关键词：: t0071 某五层钢结构宾馆建筑结构图计算

资源描述：

序

宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。一滴汗水，一份收获。在三个月的毕业设计当中，我收获许多也感慨许多！毕业设计是对四年大学学习生活的一次检测，也是对大学所学知识综合运用的一次拉练。其目的就是为了融会贯通我们在各个阶段的学习成果。通过毕业设计，可以培养我们综合运用基础理论、基本知识和基本技能，分析和解决实际问题的能力。，

随着我经济的不断发展和工业生产制造能力的不断提高，钢结构建筑越来越多的出现在我们的视野当中，而且在今后的建筑领域中钢结构的应用会出现得越来越多，是建筑业的一大趋势，所以本次毕业设计我选择钢结构，题目是沈阳市嘉禾宾馆。刚开始时自己对宾馆的设计茫无头绪，不知从何做起。在经过数次毕业设计讲座，实地参观和指导老师的精心指导后，我对建筑设计才有了比较清晰的认识。看似一座四四方方，简简单单建筑，设计起来要考虑很多方面的要求——采光，人体工学，抗震，建筑，结构等！！是一个系统的工程。

在这三个月的设计中，有老师的殷勤指导，同学的帮助关心，更有自己的勤学好问，使自己不断的获得充实。倾以全力的去应对每个问题，绘制自己的蓝图，谱写自己的篇章。看着自己的作品越来越完整的展现在自己的眼前，表现在自己的手中，一种成就感和自豪感油然而生。四年的学习是完成了量的积累，三个月的毕业设计成就了质的飞跃。毕业的脚步声越来越近，离去的钟声即将敲响，我可谓是百感交急，因为我深深的知道我还有很多的缺点和不足需要在以后的学习

改正。感谢老师谆谆教导，同学的热心帮助，我将在以后的工作学习当中不断的完善自己，谱写人生新篇章。

中文摘要……………………………………………………………………………………………………i

英文摘要……………………………………………………………………………………………………ii

正文设计说明书

一方案设计论述……………………………………………………………………………………………1

二结构方案设计……………………………………………………………………………………………3

三荷载汇集…………………………………………………………………………………………………7

四水平地震计算……………………………………………………………………………………………12

五风荷载计算………………………………………………………………………………………………27

六竖向荷载计算……………………………………………………………………………………………32

七内力组合…………………………………………………………………………………………………41

八梁，柱截面验算…………………………………………………………………………………………51

九节点设计…………………………………………………………………………………………………56

十柱脚设计…………………………………………………………………………………………………69

十一柱下独立基础…………………………………………………………………………………………71

十二楼板设计………………………………………………………………………………………………81

十三楼梯设计………………………………………………………………………………………………83

附：

一钢结构经济性分析

二致谢

三参考资料

四外文翻译

摘要

本工程为沈阳市嘉禾宾馆，位于沈阳市东陵区。抗震设防烈度为7度，设计基准

期50年。基本风压0.50kN/m2 ，基本雪压为0.4kN/m2。

本工程占地面积约1800平方米左右，建筑面积6800平方米。本建筑共五层，底层层高4.2米，其他3.9米，总高度20.7米，室内外高差为0.45米，女儿墙高0.9米，外墙厚300mm。内墙厚160mm，轻质隔墙厚86mm。建筑平面呈四方形，总长度为63.3米，总宽度为21.9米。建筑立面规整，采用大理石装饰外墙。除正面中门为玻璃门外，其余均采用实木门，窗为塑钢窗。本工程结构形式为钢框架——支撑结构体系，柱采用HW型钢，一层边柱截面3503001219，二到三层3003001015，四到五层3002501012，中柱一层3943981118二到三层3503501219，四到五层3503001219。梁采用HM型钢，6米跨梁截面340250914，9米跨梁截面4403001118，基础用C25混凝土，建筑地点地质条件良好，采用柱下独立基础.纵向设置支撑，支撑杠件采用双角钢，用焊缝连接。设计严格遵守我国现行规范，计算中包括荷载计算，内力组合，基础设计及验算，柱，梁的强度验算和整体稳定验算，楼梯设计等。

关键词：钢框架—支撑结构体系独立基础支撑钢筋混凝土整体稳定

Abstract

The project is the Hotel of Shen Yang JiaHe which located in the DongLing district of Shenyang city. The seismic of fortification intensity of this building is grade 7. The design reference period is fifty years. The reference snow pressure is 0.4kN/m2 and the reference wind pressure is 0.50kN/m2

The areas covered by this engineering are 1800 square meters which own five stores. The total building areas are 6800 square meters. The height of the first stores is 4.2m and the others are 3.9m.Total height is 21.9 meters. The elevation of indoor ground is higher than the outside for 0.45m.The height of parapet is 0.9m.The thickness of the outside wall is 300mm and the inner wall is 160mm.The lightweight inner wall is 86mm.The shape of the building plan is rectangle. The total length is 63.3m and total width is 21.95m.The outward form of building is formal. The outside wall is decorated with marble. The middle front door is glass door and the others are solid wood doors. All the windows are plastic-steel windows.

The structural form of this engineering is steel frame with bracing. All columns are HW profiled bar .The cross sections of the first layer side-column are 3503001219,both second and third’s are 3003001015 ,the forth and fifth’s are 3002501012. The cross section of the first layer middle-column are 3943981118 ,the second and third’s 3503501219,the forth and fifth’s are 3503001219.All beams are HM profiled bar .The cross sections of the 6m spans are 340250914 and the 9m spans’ are 4403001118.For the soil condition of the building site is good, so the foundation of column is independent foundation under column with the concrete of C25 for every column. The bracings that made of double angle irons are mounted in the portrait frames and the bracing angle irons are connected with frames by welding line.

The design strictly complied with the currently used code of our country. The calculation includes the calculation of the load, the composition of internal forces. the design and checking computations of the foundation ,the strength and the overall stability of the columns and beams , the calculation of stairs. In the

Keyword： Steel frame with bracing, Independent foundation, Bracing

Reinforced concrete, Overall stability

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内容简介：: 沈阳建筑大学毕业设计说明书毕业设计题目沈阳市嘉禾宾馆院（系）专业班级土木工程学院土木工程零一八班学生姓名李和根性别男指导教师许峰职称讲师 2005年 6 月16 日沈阳建筑大学毕业设计沈阳建筑大学毕业设计（论文）选题报告土木工程学院院（系）毕业设计（论文）题目沈阳市嘉禾宾馆指导教师姓名许峰职称讲师专业土木工程教研室名称钢混教研室是否首次指导毕业设计否选题内容提要本建筑位于沈阳市东陵区；建筑面积45005500平方米，层数56层；框架结构或框架-支撑结构（钢结构），要求：1 完成设计说明书，（1）中外文摘要；（2）建筑、结构设计论述；（3）结构设计计算书；（4）列出参考资料和文献；（5）外文资料翻译5000字（要求与建筑工程相关的资料，可自选，但需要指导教师确认）。2设计图纸部分绘制图纸：绘制建筑施工图和结构施工图，图纸规格A1（白图），13张。选题的必要性本设计题目是房屋建筑采用主要的工程结构形式之一，应用很广泛。通过设计使学生将所学的工程力学、工程材料、房屋建筑设计、结构设计与施工等基本理论和知识应用于工程实践中去，获得工程师的基本训练，培养学生提出问题、分析解决问题的能力；培养学生的创新精神和工程实践能力；进一步熟练应用计算机进行复杂结构的计算和绘图、外国语应用等技能；加强遵守国家的法律、法规意识。选题的可行性本课题来自工程实践，真题假做，适合于土木工程专业建筑工程方向。完成此设计要求学生具备房屋建筑设计的基本知识与建筑设计的一般技能；建筑材料的基本知识，材料的选择和材料的施工；工程力学的基本理论，基本知识；建筑结构设计的基本原理，基本知识；多高层建筑结构设计、抗震设计基本原理和基本知识；建筑施工的基本知识；建筑识图、制图的基本技能；计算机在建筑结构设计中的应用的基本技能；外语应用能力。难易程度适当，学生能够完成规定的任务要求。审核意见教研室主任意见院（系）教学工作分委员会意见签字：年月日签字：年月日沈阳建筑大学毕业设计（论文）任务书题目沈阳市嘉禾宾馆起讫日期 2005 年 2 月 21 日至 2005 年 6 月 13 日学生姓名李和根院（系）土木工程专业班级 01-8班指导教师许峰职称讲师指导教师单位设计地点 1 设计（论文）的原始资料及依据：1)、建筑地点及拟建基地平面图本建筑位于沈阳市东陵区。由主管批准拟建基地平面图见下图。基地平面图2)、建筑面积和层数建筑面积4500-5500平方米;层数5-6层。3)、结构形式框架结构（全钢结构）4)、建筑技术条件气象条件沈阳地区基本风压0.50kN/m , 基本雪压0.40kN/m。工程地质条件根据对建筑基地的勘察结果，地质情况见表建筑地层一览表(标准值) 表序号岩土分类土层深度(M)厚度范围(M)地基承载力fk(kpa)桩端阻力qp(kpa)桩周摩擦力qs(kpa)1杂填土0. 0-0.50.52粉土0. 51.51.0120103中砂1.5-2.51.0200254砾砂2. 56.54.03002400305圆砾6.512.56.0500350060 注：）地下稳定水位距地坪8 M以下；）表中给定土层深度由自然地坪算起。建筑地点冰冻深度：1.2 M；建筑场地类别：类场地土；地震设防烈度：度。2 设计（论文）任务及要求：（一）建筑设计部分1)使用要求客房包括四人间、三人间、高级套间。其中，四人间1500-2000m2,三人间500-1000 m2,高级套间500 m2,三人间和高级套间自带卫生间。每层设公用卫生间及盥洗室60 m2。附属设施包括：门厅80-150 m2,接待室40-60 m2,会客室40-60 m2,办公室50-100 m2,服务台及过道200-280 m2,餐厅150-200 m2,小卖60 m2,理发50 m2,储存室10-15 m2,开水间10 m2,电话总机30 m2,配电室30 m2,小会议室30 m2,大会议室80-120 m2,休息室30 m2,仓库30 m2,其它100 m2。立面设计要体现现代化建筑风格，色彩简洁明快。 2）设计内容（1）建筑方案及其初步设计；（2）建筑平面、立面和剖面设计（3）主要部位的建筑构造设计及材料作法；（4）绘制建筑施工图。 3）成果形式（1）建筑设计说明书（2）绘制图纸建筑设计说明，总平面图（比例1:500）；首层平面图、二层五层平面图（任选其中二层）、正立面图、侧立面图不少于个（比例1:100）；剖面图个（比例1:100）；维护结构与柱连接构造，屋面构造以及其他必要的节点大样图共56个，（比例1:201:10）（二）结构设计部分1)内容要求确定结构方案：上部承重结构方案与布置；楼（屋）盖结构方案与布置；基础方案布置；结构措施及其特殊部位的处理等。结构设计计算荷载汇集；地震作用计算；风荷载计算；荷载组合及内力分析；一榀框架计算；梁柱连接节点计算；现浇板计算；楼梯计算；墙梁计算；基础及基础梁计算；其它必要的构件计算。2)成果形式结构设计说明书结构设计计算书绘制图纸：结构设计说明；基础平面布置图和基础详图（比例1:100和1:301:50）；结构平面布置图及配筋图（比例1:100，15层任选其一）；一榀框架结构图（比例1:301:50）；竖向支撑布置及详图；楼梯配筋图（比例1:301:50）；屋面结构布置图（比例1:100）；其它必要的节点详图（比例1:501:30）。3 对设计说明书（论文）内容的要求：设计说明书部分（采用统一稿纸，并由打印机输出）（1）中外文摘要(600字左右)（2）建筑、结构设计说明书（30004000字，含图表）（3）结构设计计算书（约2万字）（4）列出参考资料和文献（5）外文资料翻译5000字（要求与建筑工程相关的资料，可自选，但需要指导教师确认）。4 图纸（程序、上机、实验、外文翻译）要求：设计图纸部分绘制图纸：图纸规格A1（白图），1012张，其中3张应为计算机（CAD）绘图（建筑图1张，结构图2张）。5 时间进度安排：顺序阶段日期计划完成内容备注一2.21-2.27毕业实习二2.38-3.6建筑设计：确定建筑方案三3.7-3.13建筑设计：绘制建筑图（扩初设计）四3.14-3.20建筑设计：绘制建筑图（扩初设计），完成建筑设计论述五3.21-3.27确定结构方案；结构计算：选择构件，确定构件形式初估截面尺寸六3.28-4.3荷载汇集；地震作用计算（1）七4.4-4.10地震作用计算（2）；地震作用下的一榀框架内力计算八4.11-4.17风荷载计算；风荷载作用下一榀框架内力计算九4.18-4.24一榀框架在竖向荷载作用下内力计算；荷载（内力）组合（1）十4.25-5.1荷载（内力）组合（2）；构件截面验算：梁柱十一5.2-5.8节点设计；楼板配筋计算十二5.9-5.15楼梯设计计算；基础设计就算；完成结构设计论述十三5.16-5.22绘制结构施工图十四5.23-5.29绘制结构施工图十五5.30-6.5绘制，输出建筑结构施工图，打印设计说明书，本建筑经济评价；交指导老师审查十六 6.6-6.12指导老师阅图，修改，装订十七6.13-6.29 毕业设计答辩6 主要参考资料（文献）：1)、国家标准、规范、规程总图制图标准(GBJ 103-87) 房屋建筑制图统一标准(GBJ1-86) 建筑结构制图标准(GBJ 105-87) 办公建筑设计规范(JBJ 67-89) 建筑设计防火规范(GBJ 16-87) 民用建筑设计通则(JGJ 37-87) 建筑结构荷载规范(GB 50009-2001) 混凝土结构设计规范(GB 50010-2002) 建筑地基基础设计规范(GB 50007-2002) 建筑抗震设计规范(GB 50011-2001)钢结构设计规范(GB 50017-2002） 2)、参考书教科书建筑设计资料集钢筋混凝土、建筑抗震、钢结构设计手册建筑结构静力计算手册建筑结构构造资料集辽宁省建筑、结构通用图集完成日期：年月日（若本页填写不下可另加附页）沈阳建筑大学指导教师评阅意见书指导教师单位：指导教师职称：指导教师签字：年月日沈阳建筑大学评阅人评阅意见书评阅教师单位：评阅教师职称：评阅教师签字：年月日沈阳建筑大学毕业设计（论文）答辩记录专业班级学生指导教师毕业设计（论文）题目答辩时间：年月日时分至时分出席人主任委员（组长）委员（组员）、、答辩委员会（答辩小组）提出的问题和答辩情况：记录人：年月日沈阳建筑大学毕业设计（论文）答辩委员会评审意见学生姓名：院（系）：专业班级：题目名称：评审意见：经评定，该生毕业设计（论文）成绩为：是否建议授予学士学位：沈阳建筑大学院（系）答辩委员会院长（签字）：年月日沈阳建筑大学毕业设计 iv 摘要本工程为沈阳市嘉禾宾馆，位于沈阳市东陵区。抗震设防烈度为7度，设计基准期50年。基本风压0.50kN/m2 ，基本雪压为0.4kN/m2。本工程占地面积约1800平方米左右，建筑面积6800平方米。本建筑共五层，底层层高4.2米，其他3.9米，总高度20.7米，室内外高差为0.45米，女儿墙高0.9米，外墙厚300mm。内墙厚160mm，轻质隔墙厚86mm。建筑平面呈四方形，总长度为63.3米，总宽度为21.9米。建筑立面规整，采用大理石装饰外墙。除正面中门为玻璃门外，其余均采用实木门，窗为塑钢窗。本工程结构形式为钢框架支撑结构体系，柱采用HW型钢，一层边柱截面3503001219，二到三层3003001015，四到五层3002501012，中柱一层3943981118二到三层3503501219，四到五层3503001219。梁采用HM型钢，6米跨梁截面340250914，9米跨梁截面4403001118，基础用C25混凝土，建筑地点地质条件良好，采用柱下独立基础.纵向设置支撑，支撑杠件采用双角钢，用焊缝连接。设计严格遵守我国现行规范，计算中包括荷载计算，内力组合，基础设计及验算，柱，梁的强度验算和整体稳定验算，楼梯设计等。关键词：钢框架支撑结构体系独立基础支撑钢筋混凝土整体稳定 AbstractThe project is the Hotel of Shen Yang JiaHe which located in the DongLing district of Shenyang city. The seismic of fortification intensity of this building is grade 7. The design reference period is fifty years. The reference snow pressure is 0.4kN/m2 and the reference wind pressure is 0.50kN/m2The areas covered by this engineering are 1800 square meters which own five stores. The total building areas are 6800 square meters. The height of the first stores is 4.2m and the others are 3.9m.Total height is 21.9 meters. The elevation of indoor ground is higher than the outside for 0.45m.The height of parapet is 0.9m.The thickness of the outside wall is 300mm and the inner wall is 160mm.The lightweight inner wall is 86mm.The shape of the building plan is rectangle. The total length is 63.3m and total width is 21.95m.The outward form of building is formal. The outside wall is decorated with marble. The middle front door is glass door and the others are solid wood doors. All the windows are plastic-steel windows.The structural form of this engineering is steel frame with bracing. All columns are HW profiled bar .The cross sections of the first layer side-column are 3503001219,both second and thirds are 3003001015 ,the forth and fifths are 3002501012. The cross section of the first layer middle-column are 3943981118 ,the second and thirds 3503501219,the forth and fifths are 3503001219.All beams are HM profiled bar .The cross sections of the 6m spans are 340250914 and the 9m spans are 4403001118.For the soil condition of the building site is good, so the foundation of column is independent foundation under column with the concrete of C25 for every column. The bracings that made of double angle irons are mounted in the portrait frames and the bracing angle irons are connected with frames by welding line. The design strictly complied with the currently used code of our country. The calculation includes the calculation of the load, the composition of internal forces. the design and checking computations of the foundation ,the strength and the overall stability of the columns and beams , the calculation of stairs. In the Keyword： Steel frame with bracing, Independent foundation, Bracing Reinforced concrete, Overall stability序宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。一滴汗水，一份收获。在三个月的毕业设计当中，我收获许多也感慨许多！毕业设计是对四年大学学习生活的一次检测，也是对大学所学知识综合运用的一次拉练。其目的就是为了融会贯通我们在各个阶段的学习成果。通过毕业设计，可以培养我们综合运用基础理论、基本知识和基本技能，分析和解决实际问题的能力。，随着我经济的不断发展和工业生产制造能力的不断提高，钢结构建筑越来越多的出现在我们的视野当中，而且在今后的建筑领域中钢结构的应用会出现得越来越多，是建筑业的一大趋势，所以本次毕业设计我选择钢结构，题目是沈阳市嘉禾宾馆。刚开始时自己对宾馆的设计茫无头绪，不知从何做起。在经过数次毕业设计讲座，实地参观和指导老师的精心指导后，我对建筑设计才有了比较清晰的认识。看似一座四四方方，简简单单建筑，设计起来要考虑很多方面的要求采光，人体工学，抗震，建筑，结构等！是一个系统的工程。在这三个月的设计中，有老师的殷勤指导，同学的帮助关心，更有自己的勤学好问，使自己不断的获得充实。倾以全力的去应对每个问题，绘制自己的蓝图，谱写自己的篇章。看着自己的作品越来越完整的展现在自己的眼前，表现在自己的手中，一种成就感和自豪感油然而生。四年的学习是完成了量的积累，三个月的毕业设计成就了质的飞跃。毕业的脚步声越来越近，离去的钟声即将敲响，我可谓是百感交急，因为我深深的知道我还有很多的缺点和不足需要在以后的学习改正。感谢老师谆谆教导，同学的热心帮助，我将在以后的工作学习当中不断的完善自己，谱写人生新篇章。目录中文摘要i 英文摘要ii正文设计说明书一方案设计论述1二结构方案设计3三荷载汇集7四水平地震计算12五风荷载计算27六竖向荷载计算32七内力组合41八梁，柱截面验算51九节点设计56十柱脚设计69十一柱下独立基础71十二楼板设计81十三楼梯设计83 附：一钢结构经济性分析二致谢三参考资料四外文翻译英文翻译Inelastic Cyclic Model for Steel Braces 李和根01021022土木工程01-8班钢支柱的非弹性循环模型 Jun Jin1 and Sherif El-Tawil, P.E., M.ASCE2 摘要：一种能够精确模拟钢支撑非弹性循环反复运动的梁柱构件已经出现。在压力合成领域，一种采用以前的Euler运算法则的约束表面可塑性模型用来演示横截面塑性的变化轨迹。由于局部带扣而引起的横截面刚度的衰退可以通过一种损伤模型来计算。提出的计算公式已经应用于一个大的变形分析程序上面，通过观察模拟地震条件下各种不同的构件在承受反复循环荷载和冲击时的非弹性工作性能显示其能够预算变形并有足够的精确度。 DOI: 10.1061/ASCE!0733-93992003!129:5548! CE数据库受以下因素的影响：扣件，扣件的位置，边界曲面，可塑性。绪论有支撑的钢框架结构在地震高发区域很流行。钢支撑提高了结构体系的侧向刚度和强度，在地震期间通过非弹性变形的方式帮助分散地震能量。钢支撑能够被设计成仅仅抵抗张力或者同时抵抗轴向的张力和压力。仅抵抗张力的钢支撑是体形很薄建筑的结构构件，这些构件的带扣早已经在承受压力的作用，所以在设计时可以不考虑这些张拉支撑的抗压能力。在强地震期间，仅有张拉支撑的建筑表现不尽如人意。并且在经常遭受强地震的地区这种结构不是很流行尤其是在（Bruneau et al. 1998!.）。实验表明在总体上，张压支撑体系在强地震期间的表现更为出色，但是这种支撑在严重反复荷载的作用下，它的性能状况是很复杂的并且还没有被完全的研究透彻。这些支撑构件的非弹性循环反复工作性能比较复杂，它受以下的物理现象影响：张拉屈服，受压状态下的扣件，扣件处承受压荷载的能力的衰退，反复荷载作用下的轴向刚度的衰退，在塑性铰接接区的低循环疲劳破坏，Bauschinger 效应。这些因素使得这种分析模型的表达试的有效率变得复杂，这种有效分析模型能够精确模拟钢支撑的非弹性工作状态，然而，实用且可靠的分析工具对于现行的说明性抗震规范到实际应用基本设计规范是很重要的，这种设计规范要求精确地预计到结构倒塌的非弹性极限。这篇文章中对于梁柱构件给出的公式能够模拟管状钢支撑的非弹性循环反复工作状态。这个模型应用在计算机分析程序当中，通过与分析计算做比较，从而检验单个钢支撑及三向支撑实验数据。无弹性的支柱带扣模型根据要模拟梁柱非线性工作的具体要求，非弹性结构模型可以被分门别类，分为大模型或小模型。模型中所要强调的是与无明显屈服点应变所对应的无明显屈服点应力（列如：与弯曲现象对应的弯矩）或者恰恰相反，在以面后的章出项的有有明显屈服点应变所对应的应力。因此，大模型比起小模型来具有更高的计算精确度，构成了绝大多数两维和三维空间结构大规模分析的基础。典型的大模型或者是集中式或者是分散式。集中式的原理是所有非弹性都聚集在杆件的端上，在一个近似有效的方式中，以此来计算非弹性材料的工作性能。另一方面，分布式模型比集中式塑性模型更为合理，因为它考虑到了沿长度方向上的所有截面而不是仅仅考虑到杆件的两端。然而，也正因如此，这种模型的计算花费也比集中式模型的更多。根据Ikeda和Mahin 的研究，已用于模拟钢支撑非弹性工作性能状态的结构构件模型能够被有选择性的分为有限构件模型，现象模型和物理理论模型。但是，现象模型和物理理论模型有归属于大模型类别。由于其自身的功能特性，支撑杆件有限构件模型是最为严格和合理模型。但是有限构件模型应用成本高。现象模型是基于简化的hysteretic 规则，这个规则仅仅模拟相应支撑杆件中对应于轴向位移的可观察到的轴向应力。这些模型都拥有局部自由度，采用磁滞周期来表示荷载位移，这种方法又采用大量的直线段来表示。现象模型的使用要求为每个要分析的杆件输入的经验参数具有一定的规范性。输入的经验数据来源于实验或者是更为精确的分析模型的结果。尽管决定要输入什么样的数据有困难，现象模型已经被广泛的应用于非线性地震分析。例如：1973年的Nilforoushan地震，1977年的Singh地震，1978年的Jain地震，1980年的Maison 和 Popov 地震，1984的Ikeda地震和1989 Fukuta地震。物理理论模型比现象模型更为基础，其表达式建立在能影响非弹性支撑工作性能状态的物理性质的基础上。例如：物理理论模型考虑到了挠度和轴向间相互作用的结果并且是大变形分析公式的一部分。跟现象模型不一样的是，给物理理论模型输入的参数是以材料的性质为基础的，比如：钢材的屈服强度，弹性模量，几何性质上的截面面积和惯量等等。支撑杆件的物理理论模型最简单最普遍的应用是在集中式大模型当中，比较特别的是，这样的模型是由在跨中铰接而成的弹性元件组成。使用边界条件是栓接，在杆件固接条件下，取有效长度部分作为栓接考虑。这种模型的例子可以在以下的文献中找到：Nilforoushan （1973），Nonaka （1973,1977）， Gugerli and Goel （1982），Shibata （1982），Remennikovand Walpole （1997b）。在已出版的物理理论模型当中，绝大多数都有大的限制，最为重要的是：（1）假设集中非弹性状态是发生在塑性铰接区域，并没有明确地考虑到沿构件长度方向塑性展开。（2）从塑性到塑性的过度迅速没有考虑到Bauschinger 效应（3）循环反复作用下，轴向刚度的降低没有被模拟到。（4）边界条件是栓栓接的。精确的物理理论模型试图解决一个或更多的这样的限制。例如：1984年的Ikeda and Mahin模型，1997年的Remennikov and Walpole模型都考虑到了Bauschinger 效应和循环反复荷载作用下支撑轴向刚度的降低。这篇文章描述了被用来演示非弹性支撑扣的梁柱模型。提出的模型解决了前面的所有限制。也就是说它考虑到了沿长度方向和截面方向塑性的逐渐展开，模拟了循环反复荷载作用下轴向刚度的降低，在边界条件上也没有限制。这个模型属于分布试大模型，利用到了约束表面的塑性模型（约束表面塑性模型应用在截面水平上表现应力合成和无明显屈服点的截面应变之间的联系，也就是和重心的轴向应变和弯曲之间的联系。提出的这个模型是对其他先前已经被El-Tawil and Deierlein（2001a,b）发明的模型的一种延伸，并且被公式化。这个公式也考虑到了由模拟钢支撑杆件非弹性工作状态带来的挑战。通过分析数据和1979年Popov的实验结果；1980年Black的实验结果；1980年Ghanaat的实验结果之间的比较校验已发明的模型应力合成塑性梁柱的应力合成塑性模型涉及到对用以模拟在轴向力和弯矩共同作用下非弹性状态的古典应力空间塑性规则的适应。对于集中铰接模型，杆件力跟杆件的端变形有关（轴向缩短和旋转），然而，对于分布试模型，如例1所示，截面力跟无明显屈服点的截面应变有关（重心轴向应变和弯曲）。增加的截面力dF和无明显屈服点的应变dE被定义为： dF=T （1） dE=T （2）Fig. 1. Stress resultants and corresponding generalized strains其中：P=轴向荷载；Mz 和 My分别等于最大，最小弯矩;=轴向重心截面应变；z和y分别是最大最小轴向弯曲率。增加的应变能进一步被分成弹性和塑性分量：de=dee+dep约束表面模型运动学塑性公式的运动学受约束表面模型的支配。塑性模型的受荷平面和约束表面如例2所示（二维空间平面）。模型由两个嵌套表面组成，在由内表面或者受荷表面包围的一个区域里，我们假设横截面是弹性的。两个表面相交的部分对应于横截面的部分屈服，约束表面代表完全的塑性。这两个表面的运动受一个运动学的硬性规则所支配，在规则中规定这两表面可以被调动但不能被改变形状和旋转。出于计算方便的目的，我们假设受荷表面是约束表面的鳞片化版本，这样就能确保受荷表面的位置在约束表面之内且没有与约束表面交迭。例2图中点A表明：当受荷表面里的合成应力达到适当值时，横截面里就开始出现最初的屈服。在塑性受荷的起始值一定，且连续受荷情况下，约束表面上的一个变化点决定受荷表面沿连接A和的连线U调整。约束表面的调整方向跟受荷表面一样，但是速度慢一些。如例2所示，在约束表面上的这个变化的点是决定了的，这样才能使受荷和约束表面上的A和点处的法线相互平行。受荷表面的运动方向跟Mrozs运动学上硬性规则所指方向一致（Mroz 1967）。为加强连续性条件，表面运动的量级是一定的，这样可以维持加强点与受荷表面之间的联系。一旦受荷表面与约束表面接触，Mrozs 规则就不再适用，因为此面运动发生在表面倾斜方向上，也就是说平行于例2中的g。两表面接触后持续荷载就必然使用以往的Euler方案，这将在本章后面讨论。时U是不明确的，并且，这样的话，表面运动是假定由Prager规则支配的（Prager 1956），此时，表Fig. 2. Bounding surface model for steel membersJOURNAL OF ENGINEERING MECHANICS ASCE / MAY 2003 / 549有明显屈服的应力应变关系使用受力和约束表面时，后面的公式给出了相对于主要弯矩和轴向力的塑性横截面刚度系数并如例3所示：（4）Fig. 3. Force versus generalized plastic strain relationship 其中：弹性截面刚度系数；=每个主要方向i的模型系数。对于例3，参数控制了残余硬性刚度，同理参数控制了横截面屈服开始后柔化率。表示最接近约束表面的力点。当d=时，截面是弹性的并且塑性刚度摸量设为无穷大。当d=0时，力点在约束表面上，表明塑性刚度的软化率等于。在两极限之间（d=，0），塑性刚度是d的函数。Table 1. Plasticity Calibration ParametersDirectionk2k Axial0,0056,01,00,11,0Major0,0050,71,22,03,0Bending Minor0,0050,70,852,03,0Bending反之，在应力基本塑性变形中，距离d一般被当作是受荷表面和约束表面上力和变化点之间的距离。这对于应力合成塑性是很不相称的，此时，轴向应力和弯矩的容许值在大小上有显著的不同。在弯矩与轴向荷载相对应时，容许值在单位上还是不一样的。采用的这种方法分别求出三个主要方向上的塑性刚度模量，求出的值用来区分三个方向上的不同距离在每个主要方向上，是新的塑性荷载进程开始处的距离。不管什么原因，d

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