钢结构直接分析设计软件初始缺陷的考虑方法

SAUSG-Delta软件对钢结构进行力学分析时，采用的分析方法是直接分析方法。直接分析方法需要在结构力学模型中引入整体和构件的初始缺陷，如图1-1所示。本文对SAUSG-Delta软件快速设定初始缺陷的功能进行介绍。

初始缺陷概述

直接分析方法同时考虑结构和构件的初始缺陷，如图1-1所示。结构整体缺陷可以按最低阶整体屈曲模态采用[1]，在实际应用中几何缺陷的最大值图片可取结构高度的1/250或者结构跨度的1/300。构件的初始缺陷可按正弦曲线形式施加，在实际应用中构件中间点的最大缺陷图片可根据构件截面分类分别进行取值，如表2-1所示。在有限元模型中，可以将节点间杆件等分为4个单元进行模拟。

在计算中由于需要同时考虑P-△效应和P-δ效应，在力学求解中需要根据变形后的状态建立力学平衡方程，即在分析时需要考虑几何非线性。因此杆件的内力不能通过单工况荷载效应的组合确定，而是进行荷载组合再进行内力求解。

初始缺陷设置与显示

1、构件初始缺陷设置

在使用SAUSG-Delta软件设置构件初始缺陷时，SAUSG-Delta软件会根据钢结构设计规范对梁柱截面分成a、b、c、d类，用户也可以进行修改。具体操作如下：

菜单：属性→构件缺陷。如图3-1所示。

2、结构整体初始缺陷设置

在进行整体缺陷设置时，首先要进行网格划分，然后进行初始模态分析，最后进行结构整体缺陷设置。用户可以分别定义“整体缺陷代表值的最大值”、“整体缺陷定义方式”和“整体缺陷角度”， 如图3-2所示。

“整体缺陷定义方式”可以采用水平假想位移、重力加载变形结果或者选择相应的屈曲模态进行定义。程序会根据整体缺陷代表值的最大值，对所选方式的变形进行调幅作为结构的整体缺陷。当选择“水平假想位移”方式进行定义时，用户可分别输入“整体缺陷代表值的最大值”和“整体缺陷角度”定义缺陷大小和施加方向。在空间结构中，建议用最低阶整体屈曲模态设置初始缺陷；在框架及支撑结构中，建议用假想位移设置缺陷。

具体操作如下：

菜单：初始分析→整体缺陷，如图3-2所示。

3、缺陷显示

具体操作如下：

菜单：初始分析→缺陷显示。

“缺陷方式”中选择“整体”可显示结构整体初始缺陷，如图3-3所示；选择“构件”可显示结构构件缺陷，如图3-4所示；选择“整体+构件”可显示二者叠加结果，如图3-5所示。在工具栏中选择“叠加初始构型”可同时显示结构初始构件与考虑缺陷后结构构型情况，选择“变形放大倍数”可设置合适的变形放大倍数。

4、具体分析时初始缺陷的考虑方法

目前可以在直接分析设计和静力非线性中考虑初始缺陷，如图3-6和3-7所示：

钢结构直接分析软件SAUSG-Delta提供了构件初始缺陷和结构整体缺陷快速设置以及显示初始缺陷的功能，从而提高了钢结构设计的效率。在空间结构中，建议用最低阶整体屈曲模态设置初始缺陷；在框架及支撑结构中，建议用假想位移设置缺陷。在静力非线性中也可以考虑初始缺陷。SAUSG系列软件一直为结构设计人员保驾护航。