在钢结构设计中,整体和局部的稳定(Stability)一直为核心考虑的因素,对于大长细比及复杂空间结构系统都是尤其重要的。传统的有效长度法(Effective Length Method)用于考虑受压构件的屈曲行为(Buckling Behaviour)已有很长历史,此方法需要工程师假设构件有效长度或系数,在实际工程和科学研究中都倍受争议。传统的一阶线性分析法不能反映结构真实响应,尤其是在预测结构整体稳定性上。如今,许多国家和地区的设计规范都严格限制线性设计方法的应用,如美国新规范AISC-2010对线性分析法给出了严格的应用条件,仅适用于简单且规则的结构;欧盟规范(Eurocode-3, 2005)则规定,对于弹性临界系数小于3的结构不能使用线性分析进行设计,等等。
结构形式日益新颖、复杂,有效长度该如何取?
二阶分析法(直接分析法,高等分析)是一种基于非线性分析理论的系统整体分析方法,立足于反映体系的真实结构响应。该方法由于考虑了结构的P-D和P-d效应,以及系统整体与构件局部的初始缺陷,可以准确地反映结构受力和稳定性情况。该方法无需进行框架分类、假设构件有效长度或放大杆端弯矩,使得设计过程简单、高效、可靠,仅需进行截面承载能力校验。该方法已陆续出现在世界各主流钢结构规范中,并且逐渐成为首选方法,如在美国AISC-2010规范中,直接分析法正式写入新AISC规范的主要章节Chapter C,并在传统线性 分析方法之前。当今,各大咨询公司已纷纷采用二阶分析方法,并在许多重大工程项目中得以广泛应用。该方法将逐步取代传统的线弹性设计方法,成为结构设计的主流。