[发明专利]一种钢框架结构各层主梁应力比分布获得方法

说明书

本发明涉及一种钢框架结构各层主梁应力比分布获得方法，首先提取结构每层全部梁段的应力、支座信息和两端弯矩；接着建立初始主梁还原矩阵；然后对每个梁段依据其两端结点编号及弯矩相同的原则，识别与其左右相连的梁段，从而还原主梁；再将构成每一根主梁全部梁段的结点编号作为一行置入主梁还原矩阵，全部主梁完成，则形成最终主梁还原矩阵；最后根据主梁还原矩阵每行的列元素提取每根主梁最大的应力比，即可得到结构该层全部主梁的最大应力及分布；如此通过设计方案针对各梁段进行分析，进而计算、并输出整体结构每一层全部主梁的最大应力比与分布图，为钢结构分析提供正确而直观的参考值。

技术领域

本发明涉及一种钢框架结构各层主梁应力比分布获得方法，属于土木工程技术领域。

背景技术

主梁是钢框架结构的主要承重构件，必须满足强度要求。在钢结构的设计及验算阶段，需要计算结构的应力比，即计算应力与强度设计值的比值，用于判断结构是否安全的同时，也是否充分利用了材料的强度性能。

随着工程结构的大型化和复杂化，框架主梁数量庞大，并通常搭接多根次梁，而现有的结构分析软件如PKPM等，只能分析、并显示被次梁搭接后“打断”的主梁上各梁段的应力比，该数值无法用以直观判断整根主梁和整体结构的应力分布情况。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种钢框架结构各层主梁应力比分布获得方法，能够自动识别同一根主梁各梁段的应力比数据，并分析提取该主梁的应力比，进而计算、并输出整体结构每一层全部主梁的最大应力比与分布图，为钢结构分析提供正确而直观的参考值。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种钢框架结构各层主梁应力比分布获得方法，分别针对钢框架结构各层，执行如下步骤A至步骤F，获得钢框架结构单层中各主梁的应力比；

步骤A.获得钢框架结构该层中属于各主梁的各根梁段的编号、各根梁段两端的编号，并获得各根梁段的应力比，然后进入步骤B；

步骤B.获得该各根梁段的支座状态，分为两端固接、左端铰接、右端铰接、两端铰接，然后进入步骤C；

步骤C.分别获得该各根梁段左右端恒载作用下的弯矩，然后进入步骤D；

步骤D.判定该各根梁段中、两端铰接的梁段，均为独立的主梁，进而分别获得该各主梁的应力比，然后进入步骤E；

步骤E.针对该各根梁段中、除独立的主梁外的其余各根梁段，结合各根梁段左右端的编号和弯矩，分别获得由各根梁段组成的各根主梁，然后进入步骤F；

步骤F.分别针对各根主梁，选取主梁所对应各根梁段的应力比中的最大值，即为该主梁的应力比，进而获得钢框架结构该层中各主梁的应力比。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤E中，针对该各根梁段中、除独立的主梁外的其余各根梁段，执行如下步骤E1至步骤E6，分别获得由各根梁段组成的各根主梁；

步骤E1.建立一个二维矩阵，构成主梁还原矩阵，其中，主梁还原矩阵的行数等于该各根梁段中、非两端铰接的梁段的根数，并将该各根梁段的编号分别填入主梁还原矩阵各行中，然后进入步骤E2；

步骤E2.分别针对主梁还原矩阵中的各根梁段，将梁段作为待分析梁段，基于主梁还原矩阵中的其它梁段，按如下条件判断：

(1)其它梁段上右端的弯矩等于待分析梁段上左端的弯矩；

(2)其它梁段上右端的编号等于待分析梁段上左端的编号；

若主梁还原矩阵中的其它梁段中，存在均满足上述两条件的梁段，则将该梁段的编号填入主梁还原矩阵中、待分析梁段编号所在行中；

待完成针对主梁还原矩阵中各根梁段的上述判断后，进入步骤E3；