基于蒙特卡羅方法模擬的柱間水平撐桿設(shè)計方法研究.pdf

1、在柱列支撐體系中通常在柱弱軸方向設(shè)置水平撐桿，以減小柱的平面外計算長度。過去國內(nèi)外學(xué)者對水平撐桿設(shè)計方法的研究主要集中于水平撐桿設(shè)置于柱中點的情況，尚未見到水平撐桿未設(shè)置于柱中點時的受力分析研究報導(dǎo)。此外，國內(nèi)外學(xué)者對水平撐桿在豎向荷載作用下保證穩(wěn)定性的支撐力研究較多，對同時承受水平和豎向荷載作用的情況研究較少，《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50017-2003)規(guī)定“支撐力可不與其它作用產(chǎn)生的軸力疊加，取兩者中較大值進(jìn)行計算”，這和水平撐桿

2、的實際受力不相符合，沒有科學(xué)依據(jù)。因此有必要對水平撐桿未設(shè)置于柱中點時的設(shè)計要求以及水平荷載對水平撐桿設(shè)計要求的影響進(jìn)行全面深入的研究，為工程設(shè)計提供參考。
　　在柱列支撐體系中，柱和水平撐桿的初始幾何缺陷都具有隨機(jī)性，兩種構(gòu)件初始幾何缺陷的隨機(jī)遇合可導(dǎo)致水平撐桿受壓或者受拉，以往的研究大多是按照柱和水平撐桿的初始幾何缺陷最不利組合進(jìn)行受力分析，僅假定水平撐桿受壓。因此，研究方法需要進(jìn)一步改進(jìn)，本文研究中考慮初始幾何缺陷的隨機(jī)遇合

3、對水平撐桿受力的有利影響，以尋求合理的設(shè)計方法。
　　采用蒙特卡羅方法，考慮柱和水平撐桿初始幾何缺陷的隨機(jī)性，應(yīng)用有限元程序ANSYS分別對水平撐桿設(shè)置于0.6L和0.7L處的柱腳鉸接柱列支撐體系進(jìn)行了大量的參數(shù)分析，得到了可用于實際工程的柱間水平撐桿設(shè)計要求，并與水平撐桿設(shè)置于柱中點處的情況進(jìn)行比較。比較結(jié)果顯示:當(dāng)柱根數(shù)和半柱高長細(xì)比均一定時，水平撐桿設(shè)置于0.7L處時的設(shè)計要求最高，水平撐桿設(shè)置于0.5L處時的設(shè)計要求居中，

4、水平撐桿設(shè)置于0.6L處時的設(shè)計要求最低。
　　采用蒙特卡羅方法，考慮柱和水平撐桿初始幾何缺陷的隨機(jī)性，確定了水平撐桿設(shè)置于0.6L和0.7L處的柱腳剛接的柱間水平撐桿設(shè)計要求，與相同條件下柱腳鉸接的柱間水平撐桿設(shè)計要求進(jìn)行了比較研究，分析了前者低于后者的原因。
　　開展了水平和豎向荷載共同作用下柱中水平撐桿設(shè)計要求的研究，確定了支撐力與水平力的組合原則，提出了相應(yīng)的設(shè)計公式。研究結(jié)果表明，水平和豎向荷載共同作用下的柱中水平