钢框架分析与建模

A1。钢架分析

ASCE 7允许四种类型的分析程序来确定框架漂移和框架构件设计力。分别是(1)等效横向力法(ELF)，(2)模态响应谱法，(3)线性响应历史分析，(4)非线性响应历史分析。ASCE 7-16允许的分析程序如表12.6-1所示。

钢架分析可以采用二维或三维计算机模型。对于带金属甲板和混凝土填充物的钢结构设计，建议使用3D计算机模型，因为对于刚性隔板，设计师需要考虑结构中意外扭转和任何固有扭转的影响。二维计算机模型是可以接受的，前提是框架的横向载荷包括结构中的扭转效应

A2。连接建模

ASCE 7要求钢弯矩框架系统考虑面板区域变形对整个楼层漂移的贡献。面板区域变形可以在分析软件中通过面板区域的显式建模(例如，使用Krawinkler模型或Scissors模型)来解释。然而，根据NEHRP抗震设计技术简介第2号，钢特殊弯矩框架的抗震设计:实践工程师指南，使用中心线到中心线尺寸的传统结构分析(即，梁和柱由在节点相交的线表示)是解释面板区域贡献的实用方法。

除了连接建模外，如果构件有任何修改，例如在RBS连接中，设计师应考虑由于构件法兰宽度在减少的梁截面上减少而引起的额外变形。对于具有RBS连接的帧，这种减少可以增加大约5%-10%的漂移。对于Simpso新利体育2818n强系屈服-链接弯矩连接，在弹性代码设计结构分析软件中，有两种方法可以方便地对屈服-链接进行建模:

带有旋转弹簧的方法适用于结构分析软件，该软件具有将部分约束(PR)释放分配到梁两端的功能。等效弹性连杆单元法将梁分解为三个单元，两端单元通过减小惯性矩表示连接刚度。有关Yield-Link的这两种建模方法的更多信息，请参阅屈服-连杆弯矩连接建模指南(F-L-SMFYLCMG)．

对于需要对屈服-连杆弯矩连接的非线性进行建模的性能设计，用户可以按照AISC 358第12章中记录的步骤逐步计算轴向连杆或旋转连杆参数。一旦计算出参数，设计人员就可以使用任何具有非线性元素的软件来建模Yield-Link。这些元件可以是非线性轴向弹簧元件(见SAP2000输入如下)或非线性旋转弹簧元件。如果在结构分析软件中对Yield-Link建模有任何问题，请联系Simpson-Strong Tie。

柱底固定对力矩框架的性能有很大影响。目前，在弯矩框架分析中，工程师通常假设固定基连接(图A3.1)或钉基连接(图A3.4)。在现实中，连接的性能是在两个极限之间。图A3.2以图形格式显示了固定、固定和部分约束(PR)连接的AISC定义。当构件的力矩与旋转刚度大于20 EI/L时，连接被认为是固定的，而当刚度值小于2 EI/L时，连接被认为是固定的(简单)。

A3。基地不变性

表1给出了基础固定度对不同性能参数的影响。钉柱底座会有更高的漂移。然而，与固定底座连接的柱相比，它们具有较低的地板加速度。部分约束底座将表现在固定底座和固定底座之间。与固定基础连接的框架相比，具有PR基础的框架将具有更小的漂移，更高的基础剪力和更高的地板加速度。底板和锚固的设计是由设计师根据典型的规范和指南进行的，而不是专门针对屈服-链接弯矩连接或部分设计工具。

表1 -不同基础固定对性能的影响

A4。分析方法

AISC 360-16第C章要求在设计时考虑结构稳定性。通常，设计人员熟悉有效长度法(AISC 360-16附录7)用于稳定性设计。然而，由于屈服-连杆弯矩连接被认为是一个PR连接，用于计算k因子的对齐图需要进行一些修改，因为在其发展过程中采用了刚性连接假设。对于两端采用旋转刚度为Krot的PR连接梁的柱，Chen和Lui(1991年钢框架稳定性设计)的修正刚度分布因子为:

当使用放大一阶弹性分析时，需要力放大因子B1和B2 (AISC 360-16附录8)来修改一阶弹性结构分析中的力矩和轴向需求载荷，其中B1用于解释P-d影响，B2用于解释P-d影响。请注意，有些分析程序只计算B1因子，设计师需要提供B2因子。

对于一般二阶弹性分析，需要EI和EA的刚度折减因子;通常，0.8的系数应用于所有被认为有助于结构稳定性的刚度。

使用变量τb还是固定τb取决于设计者。通常，为了使用固定的τb (τb=1)，假设负荷系数为0.003，而假设负荷系数为0.002，假设负荷系数为变量τb。当使用直接分析方法时，用概念载荷来解释结构系统中的几何缺陷。

有关使用直接分析方法的更多信息，设计师应查阅AISC 360-16第C章，附录7，附录8和其结构分析和设计软件的技术手册。