钢 结 构 高 等 分 析 理 论 研 究 综 述

EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Docfor.NET.钢结构高等分析理论研究综述国家自然科学基金资助项目,项目批准号:50378078作者简介:王连坤(1977－),男,在读博士,主要从事钢结构理论及设计相关研究.王连坤郝际平李文岭陈红英石晶张俊峰（西安建筑科技大学，西安710055）摘要：本文概述了现阶段钢结构设计方法的局限性及影响钢结构整体极限承载能力的几种非线性因素，介绍了综合考虑这些因素的高等分析理论的概念、主要研究方法、当前的研究现状及存在的问题和将来的发展趋势，为对这种理论进行更深入的研究及其在工程设计中的广泛应用提供了基础。关键词：高等分析，塑性区，塑性较，极限承载力StateofArtofAdvancedAnalysisTheoriesforSteelStructureWangLiankunHaoJipingLiWenlingChenHongyingShiJingZhangJunfeng(Xi’anUniversityofArchitectureandTechnology,Xi’an710055)Abstract:Limitationsofdesignmethodforsteelstructureatnowphaseandsomenonlinearfactorsinfluencingtheglobalultimatecapacityofsteelbuildingsarepresentedinthispaper,theconcept,theprincipalresearchapproaches,andthepresentresearchsituationandproblemsanddevelopmenttrendofadvancedanalysistheorywhichcouldaccountforthesenonlinearfactorsarealsointroduced,asaresultafoundationforthefurtherresearchandthewidelyusedinengineeringdesignprovidesofthistheorywasprovided.Keywords:advancedanalysis;plasticzone;plastichinge;ultimatecapacity概述钢结构设计方法经历了由容许应力设计法（ASD－AllowableStressDesign）经过塑性设计法（PD－PlasticDesign）到现在广泛应用的荷载抗力系数设计方法(LRFD－LoadandResistanceFactorDesign)的转变过程[1-3]。容许应力设计法采用一阶弹性分析计算内力，通过构件的相关方程考虑几何非线性的影响；塑性设计法对结构进行一阶塑性铰分析，允许结构中出现内力重分布，但没有考虑几何非线性和渐变塑性效应的影响；荷载抗力系数设计方法则通过对一阶弹性分析进行放大或直接二阶弹性分析来考虑几何非线性效应，其最大不同之处在于它是一种以概率理论为基础的极限状态设计方法，用概率及统计学的方法引入了荷载抗力系数来度量结构的抗力和荷载对结构的综合效应。但这种设计方法实际是以组成框架的杆件为基础来安排的，即设计是在杆件级别上进行的，只是依靠引入的有效长度系数来度量结构整体与其组成杆件之间的相互作用[5][6]（图1），虽然颇为实用和流行，但有很大的局限性[5-9]。首先，由于它不能直接考虑单个构件与结构整体之间的强度及稳定方面的相互作用，所以不能精确的预测结构的失效模式。众所周知，结构体系的实际实效模式与作为确定有效长度系数K基础的弹性屈曲失效模式几乎完全不同。同时，确定K系数的过程过于繁琐，且不方便使用计算机进行计算。更重要的是当前两阶段设计方法的合理性：通过一阶线弹性理论分析计算结构在各种荷载作用下的内力，即结构分析；然后再将结构分析求得的内力用极限状态理论的相关方程进行逐个杆件的截面验算，即构件设计。这种设计方法缺陷之一就是结构内力分析模式与构件承载力计算模式不一致：极限状态理论在构件截面的演算中考虑了材料本构关系的非线性，但用于结构分析的弹性理论只能粗略的给出结构的整体反应，它不能考虑各种非线性因素在整体结构中引起的内力分布现象。而按线弹性理论分析求得的结构各构件内力并不是该构件达到的极限承载力时的实际内力，因此不能确保所有杆件都能有效地承担结构的设计荷载。第二个缺陷是不能对结构进行完全的整体分析，而必须采用规范中的计算公式对单构件进行强度和稳定验算。为了克服传统设计方法上的这些缺点，就要采用能够把构件与结构体系统一到设计中的实用方法。随着计算机技术及相关软件的迅速发展，直接设计方法(不通过计算K系数)作为当前设计方法的替代，越来越具有吸引力和可操作性，许多研究者和工程师提出了结构二阶非弹性的高等分析理论，高等分析是指通过精确的一次非线性分析，完善的考虑结构的二阶效应及其他因素的影响，完成目前两阶段设计所作的工作[10]。由于它分析时能充分描述结构系统及构件的强度和稳定性，直接的考虑结构的材料非线性和几何非线性性能，从而避免对构件的承载力进行逐个的安全验算，可以大大简化设计过程，其与传统设计方法的比较[6][7]（图2）。高等分析包括塑性区法[12-15]、弹塑性铰法[16][17]、名义荷载塑性铰法[18][19]、精化的塑性铰法[20-22]以及伪塑性区法[23][24]等，这些方法及其不同的改进形式考虑了非线性因素如弯曲和残余应力引起塑性在截面和杆长方向的扩展[6][13-15][20][25-32]、二阶效应[33-37]、几何缺陷[38-41]、半刚性连接[27][42-45]、节点域剪切变形[32][46-49]等对结构整体极限承载力的影响。并且已有大量的结果被证实而且被规范所采用。澳大利亚规范AS4100[50]最早采用了高等分析这一方法，允许使用高等分析而不需要进行强度验算。同期的欧洲统一规范EC3[51]也允许采用高等分析方法。2.影响极限承载能力的非线性因素影响结构极限承载力的因素主要包括：材料非线性和几何非线性。材料非线性包括由于弯曲和残余应力影响出现的塑性在截面和杆长方向的扩展(渐变屈服)，几何非线性方面包括二阶效应（P-δ效应和P-Δ效应）和几何缺陷，另外则还有梁柱的半刚性连接和节点域的剪切变形。勺弯曲及残余应黑力效应慈宽翼缘钢构件范纯弯曲作用下甩典型的弯讽矩至-差曲率关系劫[5]港（凭图垮3玻）。由于截面伏屈服是从应力扶最大的外侧纤卫维开始向截面弄内部发展的过处程，使得推导柄截面弯目矩誓—泥曲率关系时，盖即使假定钢材姑为理想弹塑性近材料，关系曲伯线仍然表现出回一种从弹性到昨完全塑性状态骆的平缓过渡。娘渐变屈服使得失受弯构件截面暴上逐渐形成塑誓性铰，从而引让出硬化塑性铰哨的概念（可以蒙用抛物线形的蓬刚度折减函数迟来考虑），同排时弯辫矩突-贱曲率关系还受伯到构件端部轴茄向作用荷载的射影响。痰残余应力对构慕件来说是存在弦于截面内自相侦平衡的初始应洁力，它的产生日主要是由于热畏加工后的不均建匀冷却，受残洪余压应力最大瘦纤维首先达到似屈服，继续增墨加外荷载时，林屈服区不断向手低残余应力部甚位扩展，这种秀塑性的不断扩荷展使得沿构件盼长度方向抗弯展刚度降低，造拴成稳承载力的递降低。对于无裤残余应力的轴乎心受压短柱段株应力应变关系浇，试验曲线为砖理想的弹塑性都，然而，对于魂考虑残余应力轿轴受压短柱体尽，曲线同渐变淘屈服弯窃矩询—约曲率关系相似扩，出现了从弹灾性到完全塑性通的过渡曲线号[5]屋（如遣图旗4担）。韵2.盖万二阶效应寄梁贵-梢柱是受轴力和浴弯矩共同作用词的结构杆件。浸梁禾-石柱中的弯矩分习为两类：初始闹弯矩，由外力董的弯矩或杆件葬上横向荷载作眼用产生；二阶阅弯矩，由轴力横作用于杆件侧次向位移产生延（伍P-遮δ举和侨P-旨Δ读弯矩）筑。欣P-研δ鉴弯矩是由轴力另作用于杆件相屡对于其弦线的视侧移产生俊，旧P-寿Δ选弯矩则是轴力谈作用于杆件两为端相对侧向位还移上产生的。贸二阶弯矩对细宾长受压杆件将球产生不利影响槽，在设计中必佩须考虑。可以励利用稳定函数次较为方便来考梅虑二阶效应。荡3.阔藏初始几何缺陷狐几何缺陷源于录不可避免地制忙造及安装误差幼，包括杆件的悉初始弯曲，初自始偏心以及杆走件的初始不平籍度等。几何缺援陷在杆件上引育起附加弯矩，兰使得构件抗弯尾刚度进一步降艰低，从而对轴厦压、受弯构件艺的极限承载力宁产生较大的影巴响，其中受弯肾曲的最大影响盾可婆达沸45%三[52]末。可以通过精将确缺陷建模法锯、等效名义荷亭载法或切线模亩量再折减法来夸考虑缺陷这种锋缺陷的影响古[5][53万]睛。半刚性连接检传统钢结构的牌分析和设计通咬常都假定梁柱刷的连接或为完季全刚性（相邻妖杆件间的斜率拐完全连续）或爽为理想铰接（垫不传递弯矩，抓只传递轴力和法剪力）。事实众上框架连接即呼非完全刚性也亭非理想铰接，躺而是可以传递蕉剪力和部分弯阴矩的半刚性连攻接。抗力系数谷设计规范聋（牺LRF旅D披，替198敞6加）在其条文中颗明确把连接分鹅为两类：全约灵束型（刚性连钱接）和部分约博束型（半刚性网连接及简支连净接）。部分约收束型连接对结脸构效应的影响供不仅是改变梁席柱之间弯矩分改布，还会增加最框架的侧移，璃从而增加框架验分析中右的瞎P-简Δ数效应。在目前伯多种半刚性连妹接模型中有代脉表性的三种是尖：三参数幂模司型，四参数幂丢模型以及指数泛模型蚂[4]铜。玩节点域剪切变设形今节点域指框架膊梁柱的刚性连胸接节点处，柱达腹板在梁高度浙范围内的区域票，其可能的受谱力肺[48]诚（鞋图狱5弃），节点域在秆这些外力作用淹下会产生变形笋，非弹性变形缸使得层间位移晃增大，引起附伤加眉的渗P-严Δ愉效应，降低结扶构刚度和抗侧泻移能力。除了据变形，作用力半还会使节点域耽腹板提前进入剖屈服阶段，从辨而降低节点的厚抵抗能力和刚纹度。因此，当垒进行框架结构协弹塑性分析时战，如节点域有环可能屈服，则逗必须采用直接茎考虑节点域剪等切变形影响的诵分析模型疮[32]招。今除了以上所述帜几种主要影响凶因素以外，弯骗曲引起的弓形鸟效应（即弯曲捎缩短而引起的餐杆件轴向长度强的变化），荷扰载分布、加载胀历程及板间的潮局部屈曲和空莲间弯曲失稳等叼因素都会对结昆构的极限承载罚力产生较大影泪响喇[54]拐，因此在结构敞分析设计时，读要根据结构在刺不同的情况下束的实际受力及存破坏模式在建家模求解过程中岛分别予以考虑虚。陡3.茫锤高等分析理论辅的研究方法综顾述枕从上世纪七十良年代到现在的藏二十多年里，溪许多专家和学熊者都曾致力于岭钢框架高等分风析方法的研究候和检验工作。井这些方法都可副以对以上提出嫂的非线性因素咐做不同程度的北考虑，按其采它用有限元模型怠的不同主要可艳以分为两类：买塑性区方法，爹弹塑性铰方法围。塑性区方法零是真正意义上截精确的弹塑性艘分析方法，但情计算费用很高宅；弹塑性铰法搜是一种简化方称法，效率较高孟，但在某些情哨况下会出现较畏大的分析误差踩。各种塑性分棚析方法的典型稳荷载位移曲线身[5][55猫]岩（迟图双6砌）。分析方法汉包括的范围（骨表氏1飘）从二维荷载飘作用下的二维吃框架平面内屈贩服到三维荷载太作用的三维框触架结构在空间哑弯扭及局部屈总曲联合作用下辉的屈服弃[56]葵。耀表途1宇刚高等分析方法裳Met久hod发Frame旺Load老ing环Failur月e淘Mode朴Specia男l猎2F遗-2L芝-IP-Y瑞2-D顾2-D是IP蒸Y螺IPB仙2F坦-2L盈-IP-LB欠2-D饺2-D劝IP脂LB价PLB发2F厕-2L养-OOP-F山TB盲2-D屠2-D四OOP想FTB碍Y,W家2F踢-3L翁-BBT-Y包2-D爬3-D常BBT偏Y免际T万2F少-3L勺-BBT-L奥B溉2-D极3-D愿BBT往LB悄肃PLB河3F箱-3L平-BBT-Y方3-D科3-D农BBT仆Y卷辈T铜3F使-3L猛-BBT-L在B碌3-D霞3-D颜BBT亭LB催好PLB心注狼:F困-蛾框脑架候;L捧-绩荷般载药;D纪-睛维剧度劝;IP除-塘平面旗内四;OOP业-群平面涂外秃;BBT渠-促双轴弯曲扭伯转虾;Y旱-充屈什服辫;LB育-色局部屈私曲况;FTB月-管侧向屈表曲拌;璃IPB垦-灶面内屈促曲田;PLB昼-骨后局部屈离曲面;W老-输翘曲约莫束止;T词-弱扭兰转遗.钻3.1繁凭塑性区法要[12-15忽]害塑性区方法是背把结构构件沿咳长度方向离散默，并把截面化唇分成纤微单元封。构件节点处责的变形通过数磨值积分获得，苏在每一荷载步型更新坐标以使眯增量荷载变形叫响应能充分描朗述二阶效应。机由于纤维划分搞的很小，单元厚内的残余应力煤可假定为常数场，可以直接跟费踪纤维单元内写的应力状态以习反映塑性的渐艇变发展。因塑仁性区分析直接吧包含了分布塑竹性、残余应力闸、初始几何缺仓陷及其他显著菊的二阶效应，并不必对结构进矩行单个构件承刑载力验算。塑尖性区模型包括哈两种：一是基旅于塑性变形理愁论的三维壳单型元，当单元屈两服时，在增量私应倚力泉-牧应变关系中用灵弹塑性本构关展系矩阵取代弹肾性矩阵，可以雀同时考虑正应敏力和剪应力对论塑性发展的影节响，整体和局私部初始几何缺确陷及板间局部钞失稳等因素的得影响，属于真可正意义上的精夜确弹塑性分析低方法穿[57]辟。但需要采用偷大量的三维壳杠单元来模拟结弄构，并运用复慢杂的数值积分堆来计算弹塑性冻刚度矩阵，计滚算量极大，只暂适用于小型结泄构分析以及需幅要考虑结构局摇部板件失稳和奸屈服等细部特奶性。另一种方吹法基于受梁嫂-臭柱理论，当任侵一单元形心处序计算正应力达罗到材料单轴应趣力强度，即认薯为此单元屈服肿。差由于荷睬载写-完变形的非线性幕关系，外荷载滚增量引起的截差面非弹性区有臭效刚度的不断访变化及几何形闹状的不断改变份使得结构在屈捆服后的力与变堤形计算需要迭衣代求解。因此稍，尽管作牺为迫驰“作精掉确项”郊解法，在目前糕阶段的工程设逮计中还不能应框用，只限用于搅以下几个方面呼[5]选：=1\*GB3橡①伶钢结构细部特冷性研究；=2\*GB3魂②驴验证简化方法草的精度；=3\*GB3绝③辉对比试验结果夫；=4\*GB3班④罢导出设计公式耀和实用图表哭；膊⑤聚特殊的设计问俱题。为2.爽径弹塑性铰法地[16][1针7]贫弹塑性铰法基捎于集中塑性的师概念，假定在腥单元的两端形梢成零长度的塑闪性铰，其他部咸分仍保持完全血弹性。这种方啊法简单且效率厌较高，但不能验考虑塑性在截维面上的发展和估残余应力引起据的沿杆长方向引的渐变塑性分班布。它包括一圈阶和二阶弹塑执性铰分析方法拥，其中一阶方胆法忽略了几何锣非线性的影响柔，以初始构形汗为参考建立平歇衡方程，所得必极限荷载与传烧统的刚塑性方牢法相同；二阶暮分析方法采用栏稳定函数考虑潮了结构几何构取形的变化，用功一个罩梁勒-粒柱单元来模拟堆一根构件，对斧在弹性状态失懒效的细长杆件怖分析结果与塑兴性区方法非常盲接近，但对于竟长细比较小的裳构件，则会过看高的估计结构哀构件的强度和疲刚度福[17]舅。因此必须对崖其做出较大的笑改进才能应用冬到实际的结构钢分析中。穗3.惩菜改进方法利3.1轿喇名义荷载塑性乔铰法西[18][1伍9]寸着螺名义荷载塑性疑铰法没有在理裕论上对弹塑性谅铰模型进行修泪改，只是人为晒的在结构或构费件中施加等效瞒的名义横向荷简载来近似考虑霞在框架分析中圾未考虑的残余刮应力、框架缺果陷和分布塑性鼠效应等非线性驾因素对结构承箱载力的不利影罗响。对于无侧泪移的支撑框架萝和构件，在杆拉中位置处施加洪大小买为被0.01安P黄（摧P驴为竖向荷载）局的名义横向值浅；对于有侧移雨框架，则在柱楚顶位置处施趋加箭0.005监P雀的名义横向荷作载苗。播EC拦3候（沫CEN199丽0载）纳、坚CS善A冈－杠S16.工1斥（你CS泻A获－熟198柜9基）宅和旬AS410笔0毫（抢SAA410瞎0宅）都采用了类胡似的方法。这评种方法简单，败但对于受轴力阳和弯矩共同作鱼用的倾斜柱强母度估计与精确细值相比方低般20堡%肠以上，对单个忧梁柱构件则产碎生大于精确腿值塘10罗%阻的误差部[58]洪。愿雀精化的塑性铰职法裳[20-22垦][59][筛60]诊基于弹塑性铰父模型的平面框疼架精化塑性铰蜂分析方法，引歉入了切线模量弓和弯曲刚度降反低系数，用切这线模量来考虑级轴力较大时残滴余应力对塑性活区沿杆轴线方盐向的分布的影罗响，可通亡过缓CR汇C册柱子强度公式此或队LRF勾D婚柱子强度公式蔽计算；弯曲刚帆度降低系数则嫌用来考虑单元堂两端截面的渐丝变塑性，具有健二次抛物线形纪式，并满橡足两LRF砍D陵梁柱轴爷力泼-便弯矩强度相关肌公式和初始屈处服面方程定义尝。由叼于卸CR谊C削柱子强度公式男没有包含初始疯几何缺陷的影矿响，当采用这右种方法时对切克线模量进行了劳再次折减（取潜系脱数删0.8挺5蓬）。但这种方蛾法假定截面为者紧凑型截面，赏并且不考虑局赤部屈曲及平面族外弯扭屈曲的轮影响，同时由丰于假定塑性铰律只出现在杆端犁，对于承受分惯布荷载的结构荒也不能有效地相进行模拟分析路，需要加以修畜正。这种方法逐同塑性铰模型吴一样简单、高傅效，经过修正焰还能足够精确委的估计结构和株构件的强度和酸稳定，还可以鲜进一步对单元旦的刚度矩阵进啦行修正来考虑钓节点非线性的旁影响，是当前丹钢框架结构高邪等分析中应用地最多的方法。午3.3辨江伪塑性区法跃[23][2嘉4]律覆根为了在精化塑姑性铰模型中考捞虑局部失稳的鉴影响，澳大利栽亚学者在进行匆了一系列短梁如柱的三维壳单吧元塑性区分析浅后，提出伪塑叹性区方法对精披化塑性铰模型以进行了改进。华该方法引入了暖整体几何缺陷奋降低系数、改缎进的稳定函数值、分别考虑轴头向和弯曲切向谷模量等一系列猴概念。并定义闯整体几何缺陷钱降低系数为竖伤向荷载与水平展荷载之比、初屯始横向挠度以迷及横向挠度的邪函数；切线模晓量则被分为轴氏向切线模量和哈弯曲切向模量抵。其中轴向切颤线模量以无因侧次形式直接出撕现在单元增量参刚度矩阵中，倚影响单元的轴银向刚度；弯曲茅切向模量则用和于调整影响弯玻曲刚度的稳定佳函数和弯曲刚出度降低系数（缺以端弯矩比值绵的函数形式表葬示）。兆除上述方法外误，许多专家和膀学者土[20][2晕9][32]讨[59][6万1][62]荡还提出了其他公的钢框架高等训分析方法，分禁别从不同的方筋面对非线性因船素进行了考虑畜和模拟。角4.酬袋当前的研究现役状旋缴2雷0才世纪年代提出屡的钢结构高等竿分析理论，受上计算机等相关蛇因素的影响，玉直商到钞9邀0安年代初才得到违较快的发展，匹并引起了很多竹学者和研究人睁员的关注。其朱中际W.F.C膜he涂n拥、单J.Y.R.贴Lie坊w斗、患S.E.K然i医m繁、赌S.L.C命ha舱n拍、论Y.B.Y马an廊g半、伤S.R.K墨u仇o闸、及李国强、跑徐伟良、舒兴旧平、沈世钊、丽张耀春、王孟谁鸿等在相关理玩论发展方面都椅作了很多工作勇。况W.F.C肢he秩n暖对钢结构高等兔分析的概念做参出了精确的解钟释茄[10]曾，并在平面钢姑框架的二阶分其析和塑性铰分透析模型方面作侄了很多工作，凭通过弹塑性相貌关方程考虑了栽钢结构的塑性板状态，提出了上精确的塑性铰伐概念，在对钢幼框架的双重非妇线性和半刚性隙连接稳定分析萍作了总结后，栏指出了钢结构损稳定设计的发喜展方向医[64]馆。押J.Y.R.腾Lie秀w有深入的分析了芳平面钢框架的勿塑性铰模型后幕，提出了精化摘的塑性铰理论盆[22]题，引入稳定函缓数推导了空间燥梁煤-用柱构件的切线谜刚度矩阵翻[64][6沉5]唉，并考虑了弓慌形效应的影响窜，利用精化的触塑性铰法较为箭精确的分析了速空间框架体系允的弹塑性行为章，但未考虑构洁件截面翘曲的敲影响；他还基灰于塑性区模型君对空间框架进动行了弹塑性分蛮析，通歼过话Mise乳s姐屈服准则和相校关流动法则机询等向硬化假设倒和对控制点进抢行数值积分的扶方法考虑了非址线性因素的影惩响，采用混合炮单元对大型结锻构进行了计算正分析数[66]烦，由于本构方协程简单，不能避反映结构进入翼塑性后的真实恭变化育；千W.F.C浪he边n梁和趴J.Y.R.难Lie惯w拼还深入研究了但半刚性节点和右节点域剪切变减形对整体结构贝承载性能的影蛾响，提出了简蔑化的模拟方法筹[42][4扁8]却。常S.附E.Ki匹m季基于精化塑性银铰法提出了考扮虑弯扭屈曲、广局部屈曲及分雕布荷载影响的剖分析模型删[55][6僻7][68]恐，这些模型引或入蹲了鞠LRF苦D著规范公式的弯喇扭屈曲强遭度浸M症n赞及局部屈蛙曲基M巡n暑、券F娘cr利来考虑它们的诵作用，但在计鸭算弯扭屈曲影蛇响时忽略了局持部屈曲、翘曲蝇、半刚性连接芒及节点域剪切俭变形的影响，桥并指出无支撑妨长度、截面形援状和材料性质趋是确定局部屈管曲强度的重要离因素；同样在妈考虑局部屈曲勇时，则忽略了牌弯扭屈曲等因拣素的影响。因振此模型的适用努性受到较大限隔制。而对于线辆性分布荷载作爬用，采用了增锐量形式的稳定呆函数表达式，蹈考虑到轴力为办零时函数的不普稳定性改用级铸数近似表达秘。预S.炭E.Ki霜m慢等还对三个两倚层单跨空间钢谢框架进行了足尊尺模型试验，葱给出了荷载唯粮一曲线，发现静与试验结果相迟比，由于没有尊考虑非弹性的车弯矩重分布功，唤LRF伤D竞公式的计算保副守链25唤%忌[69]键。耐S.L.C泰ha付n等引入弹簧并对签其刚度进行折鹊减来模拟塑性逗沿截面的扩展金[30]必，以正弦半波俗分布得初始几删何弯曲作为初重始构形，建立悔梁单元平衡微愤分方程考虑初申始几何缺陷的并影响窄[38][4床0]嫁。他用一种特招殊单元模拟了液单元刚度和杆想件荷载之间的桐相互作用，但在分析中假定为将理想弹塑性材告料且忽略了剪倚切变形和翘曲篮的影响瑞[34][3肚5]工。同时还用不劫同宽厚比的受隐压板件在相同芝边界条件下的奶应联力殿-杂应变关系作为垫切线模量来考港虑局部和整体形失稳的相关作洲用诵[70]死。磁Y.B.Y际an牲g筐和摧S.R.K废u刃o斤的工作则集中睁在框架体系几和何非线性分析绪方面肥[71-73临]华，基俊于瞒U.L身.竖列式的虚位移言原理推导了考梢虑了弯矩和扭得矩的耦合效应狡的薄壁构件单全元刚度矩阵和稳包括圆弧曲梁锦在内的各种空辈间框架体系的接切线刚度矩阵娇，并对非线性赶问题的求解算暂法进行了深入散的探讨，首次窑提出族了牧“淋广义位移赞法宗”将求解非线性方游程。沈李国强、沈祖浑炎迷将叨Gibers河o鹰n到提出的端弹簧源模型加以完善晋和发展，提出哄把单元端部转厘角分解为弹性吼转角和塑性转图角，用来考虑兴截面的渐变塑龄性、材料强化物和卸载效应局[20][2袋9][32]瘦，只是弹塑性距刚度矩阵根础据居Drucke撒r晨屈服准则及内悬力屈服面方程矮导出，很难将史屈服端的内力奔保持在屈服面牌上。泡舒兴平对钢框冰架结构进行了俱弹塑性大变形胃分析仙[33][3瓣6][74]酷，基于有限变杰形理论及内力道屈服面塑性流历动理论推导了骄精确计算平面祖钢框架结构二违阶效应的非线吸性刚度方程，难计入剪切变形炒的影响，对钢浩框架进行了弹童塑性大变形分掩析，但没有考置虑硬化效应、粒半刚性连接、垒局部屈曲及弯吩扭失稳等因素结的影响，适用哥性有一定限制讽，同时还提出肯了一种考虑节辟点域剪切变形逐影响的空间钢酬框架结构分析绍方法节[49]错。右徐伟良提出了蜜钢框架二阶弹尼塑性分析的简兰化塑性区法和昆考虑半刚性连赢接的修正塑性告区法日[25][2法7]狮，并将传统的枝梁且-肥柱法与有限单魂元法结合建立授了梁柱简化塑谎性区单元模式后的弹塑性大位冤移增量刚度矩乡阵窝[31]蔑。但他假定截找面刚度线性退萍化，塑性变形敬仅发生在杆端壤附近的局部区疤域，没有考虑厘剪切变形、局唱部屈曲和平面鼓外屈曲的影响俭，不能对结构症的实际受力进崇行很好的模拟而。保沈世钊的主要榴工作则集中在牌结构几何非线雷性分析及稳定趋性分析方面，扯对空间单层网胸壳结构的非线批性分析进行了械深入研究蛙[75]择。张耀春在塑爪性铰方面也作会了很多工作钱[76]帆。歼王孟鸿对高等燃分析理论开展更了系统的研究酷，从更悲新眉Lagran朴g婆e上构形的虚位移服原理出发，以亦控制微分方程历的解作为形函们数，基于空间随薄壁构件理论式考虑截面翘曲翅影响，推导了旁单元切线刚度捞矩阵，并提出碍了通过空间板婶壳单元考虑局症部屈曲影响的骤设计方法，同影时采愧用舰Fry塌e求和搭Morri迈s寄多项式模型模谁拟了节点的半廉刚性性能，推自导了考虑节点映与受力性能和药剪切变形性能街的壳单元双重乎非线性单元刚芒度矩阵的[77]忆。还据此理论王编制了大型钢幸结构分析程精序船-XJDAA稳S坡T煌。5.结束语这综上可知，高馅等分析理论集驼稳定理论和塑壁性之大成，将呢强度理论、稳碗定理论和塑性尺理论统一在结予构整体分析之倍中，能够算出们刚性或柔性连拌接的钢框架中凶各构件塑性渐秋变的全过程，额避免了常规分蔽析中通过有效前计算长度系数背考虑结构构件袄的稳定性、通评过相关方程考漠虑结构构件的寇弹塑性状态、默通过规定结构唤构件各板间的距宽厚比控制局书部稳定，将它授们分开考虑的脊弱点。采用这饲种方法可以准淡确的计算各种应荷载作用下结笛构的真实弯矩夺分布，并根据贪构件的塑性弯爽矩承载能力有雪目的地在结构很中设置一峡些鹅字“你断勒点撒”堤，并以这些结四构匙“爪保险伴丝回”预的献身，来确对保整体结构及务大部分连接仍拖处于安全状态耐[4]粘。舱虽然通过众多稍学者和研究人枪员的努力，高约等分析理论得减到了迅速发展破，但到目前为嘱止，仍然存在刺很多不足之处拳，尤其在三维潮空间结构受力紫状态整体分析设的研究上，还晴没有同时考虑炭所有主要非线耀性影响因素的壁相关理论及分荷析方法，同时蚀也没有开发出闲相应的大型计季算软件。因此艇，要把这种理贼论应用到实际其工程设计中，昆还有很多工作室要做。参考文献激[1]Am疫erican刃Insti析tuteo既fStee邪lCons畏tructi凉on,In第c.(AI滥SC)(19余89),S雾pecifi痛cation钳forS苦tructu未ralSt慕eelBu标ilding脑s乒－烘Allowa寨bleSt摩ressD窃esign坛andPl梢astic愚Design条,AISC甲,拥Chicag揪o析,掏IL害.虫[2]Am廊erican跌Insti挎tuteo钳fStee睡lCons古tructi堡on,In湖c.(AI女SC)(19咽93),L角oadan宋dResi言stance箱Facto喘rDesi械gnSpe晚cifica工tionf串orStr壁uctura冬lStee秤lBuil船dings,粱AISC,每Chica渐go,IL撤,Dece培mber1价.涝[3]Am暖erican蜂Insti输tuteo取fStee德lCons升tructi淡on,In父c.(AI角SC)(19刘99),L通oadan撤dResi勺stance煤Facto飞rDesi催gnSpe够cifica爆tionf钻orStr伙uctura涌lStee圈lBuil掀dings,是AISC,骨Chica镇go,IL拼,Dece美mber2跳7.瓣[4]油陈惠发葱著尊,盟架周绥平巩译香,桌赠钢框架稳定设乌计馒[M].头天上盟海记:浆珠世界图书出版亩社取.形1999.渗(W.F.贺Chen,悉Stabi让lityd题esign嗓ofste稳elfra研mes)源[5]S.蛮E.Kim寨,W.F.却Chen.谱Pract后icala脊dvance泼danal略ysisf滚orbra欧cedst粗eelfr位amean事alysis启.Jour朝nalof期Struc纠tural掉Engine雀ering,上ASCE割1996,锄122(11恩):126传6-74.苦[6]W.障F.Che军n,Str泊uctura脂lstab脖ility:盼from脱theory匀topr宿actice吗.Engi撑neerin状gStru甲ctures抵,2000幅;22:慰116-12斗2.严[7]S.椒E.Kim懒,驾M.H.倘著Park独,S.H.农Choi.轮Pract俊icala梦dvance最danal锣ysisa痒nddes飘ignof蜜three糖-dimen请sional敲truss为bridg呈es.Jo师urnal话ofCon似struct润ional董Steel密Resear茎ch,20恋00,57隆:907-9回23.泻[8]烦徐伟准良出,纷能郑廷绣银惑,香示孙宇寺坤爽.缝铸多高层钢框架幕的双重非线性榴有限元分冤析云.攻假建筑技术开近发甘,雄2003,塑30(6)冈:10-1默2.娇[9]捕周筑奎弟,扁阅宋启葱根耳,摊亭贾军克波难.截暗高等分析及其冈在钢结构设计习中的应希用聚.准关建筑钢结构进劫展伐,2002未,4(2)腔:33-赴38.字[10]W叼.F.Ch捧en,S.凉腾Toma壳.Adva凑nceda挡nalysi碍sofs刚teelf漠rames鲁theory宽,soft此ware,伯andap锻plicat读ion.C姨RCPre它ssInc异,1994漆.有[11]M瓶.J.Cl浴arke,录R.Q.乏授Bridge鞭,G.J.图范Hancoc摸k吼,痕N.J.欺Traha甩ir.Ad恩vanced咐analy洁sisof赢steel忧build峰ingfr俩ames.及Journa伟lofC感onstru下ctiona勤lStee瞧lRese药arch,伏1992,按23(1-司3):1真-30.嗓[12]W狠.McGu技ire,C桂ompute稍r-aide张danal砍ysis.晴In:P.发J.Dow体ling,苦J.E.H相anding纵,R.B桃jorhov手de,ed浇itors.菠Const渠ructio年nalst伯eelde浪sig催n谁－量andin死ternat炕ional漏guide.违Elsev庙ierAp害plied另Scienc味e,199贩2:915咳-932.艺[13]S缠.旨Toma既,W.F.钳Chen.老Europ猪eanca陈librat洪ionfr馅amesf崭orsec挤ond-or米derin查elasti致canal使ysis.传Engine饲ering膝Struct睡ures,滩1992,旗14(1)步:7-14亡.煮[14]H痕.T.Li由p,J.C谈.Murr龙ay.Pl暖astic-楚zonea漏nalysi姐sof3瓶Dstee捞lfram番esusi裕ngbea抢melem丰ents.竞Journa乞lofS伟tructu株ralEn怒gineer殊ing,A脊SCE19淡99,12哭5:13语28-133阔7.求[15]P扣.Aver僵y,M.娇Mahend缠ran.D厘istrib纽utedp崖lastic去ityan型alysis区ofst歇eelfr什amest葱ructur姿escom烘prisin岩gnon-披compac龙tsect撇ions.范Engine窝ering取Struct殿ures,付2000,鼓22:9逃01-919贿[16]D进.W.Wh骡ite,W洽.F.Ch撑en.Pl斤astic-柱hinge元based之method材sfor从advanc蠢edana舒lysis延andde缝signo嚷fstee巡lfram重es.超Bethle纱hem基,幅PA捧:Str吼uctura复lStab雀ility生Resear碑ch,么Lehigh疫跳Univer谎sity网,1993凶.爪[17]J泪.Y.R.糠Liew.须Advanc旅edana蛇lysis朱forfr劫amesd灭esign.址Ph.D熟disse软rtatio怜n,检School大of开Civil余Engine隐ering葛,彼Purdue枕萄Univer润sity席,裙WestL茫afayet拖te蛋,1992汪.困[18]J益.Y.R.杰Liew,鹅D.W.W积hite,罢W.F.C办hen.N洒otiona蹲lload凝plast汗ichin洞gemet轮hodfo南rfram亏edesi惜gn.St冒ructur邻eengi候neerin响grepo点rt,CE帐-STR-9岩2-4,岭Purdue仇按Univer孩sity炊,孙WestL尝afayet纯te稿,1992屠.梯[19]J霉.Y.R.辫Liew.随Notion众alloa垮dplas活tichi混ngeme钱thodf篇orfra唤medes瞧ign.J供ournal吵ofSt荡ructur倡alEng本ineeri沃ng,AS点CE199询4,120桐:1434烘-1454.任[20]包李国亏强爸,验池沈祖喂炎好.滥番钢框架弹塑性丈静动力反应的符非线性分析模木型杏.游增建筑结构学矿报袖,界1990,若(2):期51-59块.茎[21]J强.Y.R.惠Liew.蝶Implic像ation稿of轨using怕refin剑edpla言stich法ingea稍nalysi夹sfor拳loada咐ndres醋istanc初efact害ordes真ign.T唐hin-Wa旬lledS本tructu表re,19稳94,12切0:143佩4-1454好.东[22]J钩.Y.R.坚Liew,开D.W.W探hite,便W.F.C讨hen.S角econd-质order宰refine架dplas举tichi督ngean唯alysis心forf挑ramed殊esign:宰Parts蛾1and不2.Jou断rnalo指fStru影ctural哲Engin玉eering致,ASCE飘1993,贼119(1且1):31避96-237效.妖[23]G榴.G.De邮ierlei道n.Ste奖el-fra祖medst寇ructur脂es.Pr员ogress扇in图struct并ural术engin识eering昌andm奔ateria方ls,Vo追l.1,No悟.1.派London族:CRC尝Ltd.,迈1997.愈[24]P姨.Aver梳y,M.凤Mahend怠ran.P稻seudo后plasti声czone普analy悔sisof欲steel胃frame歉struc雷tures勤compri铃singn夕on-com蚁pacts罚ection里s.蚀Brisba钓ne寸:熊Physic熔al朽毕Infras盈tructu晕re刮轻Center茅,化School璃of枯Civil俗Engine锈ering贼,QUT,膨1998葡.班[25]器徐伟逗良旁,奸顾吴惠侮弼良.劝单钢框架二阶弹锤塑性分析的简就化塑性区损法特.徒卸重庆建筑工程营学院学示报躁,做1994,族16(2)我:74-8按0.头[26]W腊.F.Ch聪en,S.港L.Cha刚n.Pra碌ctical纺secon彼d-orde伪rinel语astic弓analys维isof情semi-r糠igidf扑rames.虹Journ巷alof邮Struct筹uralE捏nginee决ring,狐ASCE1的994,1觉20(7):毯2156-特2175.旋[27]神徐伟右良杯,炎迫吴惠招弼彩.凤鸡半刚性连接框忌架非线性分析掘的修正塑性区相法碧.芝萌重庆建筑大学显学迟报誓,俩1995,柳17(3)丑:35-4袍2.俯[28]层赵金顾城庄,恰惨沈祖降炎饶.将沃考虑塑性区扩姻展的钢框架二套阶分雕析柳,爽容同济大学学报远,1995思,23(5浪):488恭-492.挽[29]G即.Q.Li恼,Z.Y.敞Shen.己Auni百fied感matrix敲appro剥achfo蹦rnonl税inear白analys终isof遍steel错frames者subje寺ctedt牙owind钢orea语rthqua南kes.C然ompute师rsand作Struc丙tures,想1995,蒜54(2)绑:315-鼓325.应[30]W隙.F.Ch斜en,S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