第一届现代结构工程学术会议

架”３和无支撑钢框架”１、弱轴受力的平面框架”１以及门式钢刚架Ｍ－的研究中得到。对于中国规范也有类似

的研究结果‘７】。

不合理之二为按现行方法设计的结构体系及构件的可靠度水平不明确，且在大多数情况下目标可靠度

小于实际可靠度。虽然有研究表明ＬＲＦＤ可以保证比ＡＳＤ和ＰＤ均匀一致的构件可靠度水平［８］，但设计与实

际情况仍有差距。文献Ｌ９１通过对３００根构件试验研究发现钢．混凝土组合轴心和偏心受压柱除承载力与设

计值不一致外，其可靠度指标的计算值也与ＬＲＦＤ设计的目标值不符（钢骨混凝土构件偏大，钢管混凝土构

件偏小）。文献““采用随机有限元法考查了用ＬＲＦＤ规范设计的三个平面钢框架结构构件的实际可靠度水

平，发现各构件的实际可靠度并不一致；除个别情况外，大多数情况构件的实际可靠度要比其设计的目标可

靠度大６％到１５０％。文献““则研究了结构塑性对构件可靠度水平的影响。发现考虑结构材料非线性时构

件的失效概率可能是线弹性分析所得结果的４．２６倍。文献（１２ ｏ在论及当前可靠性设计存在的问题时例举了

按现行ＬＲＦＤ方法（构件目标可靠度指标为２

６）设计的简单门式钢刚架的实际可靠度指标达３．５。由于现行

规范在确定分项系数和目标可靠度时以单独的简支构件为校准对象，因而在实际设计中使用现有抗力和荷

载分项系数不能有效地反映构件在结构中的实际可靠度水平，更无法衡量结构体系可靠度水平。

四、建筑钢结构设计方法领域的研究现状

建筑钢结构设计方法研究所涉及的领域包括：①现行方法的改进；②高等分析与设计；③结构体系可靠

度计算方法三方面。

（一）现行方法的改进

由于现行建筑钢结构设计方法存在上述缺陷，不少研究者试图在弹性范围内对现行方法加以改进，这些

工作包括：①对计算长度的改进，如考虑框架柱不同时弹性失稳或弹塑性失稳的影响、考虑中间摇摆柱的影

响、考虑梁柱半刚性连接的影响、考虑框架非完全侧移约束的影响、考虑构件初始缺陷和结构二阶效应的影

响以及试图在一定限制条件下用构件实际长度代替计算长度的研究等；②采用名义荷载法，如考虑在钢框架

的线弹性分析施加大小约等于０．２％到０．５％竖向荷载的水平横向荷载，以补偿忽略材料非弹性和初始缺陷

效应引起的误差ＬＩ“等；③运用有效切线模量的概念，如降低线弹性分析中结构构件的弹性模量（以有效切线

模量代替）以考虑结构非线性和缺陷的不利影响－３“ｏ等。然而，无论这些方法本身的精度如何，它们都是试

图以结构线弹性分析达到结构二阶非弹性分析的结果，存在根本的局限性，因而在设计方法上无实质性突

破㈧。

（＝）高等分析与设计

要彻底克服现行钢框架体系可靠度设计方法的缺陷之一和之二，必须建立以结构整体承载极限状态为

目标的结构设计方法。为此，一些学者提出了高等分析与设计（Ａｄｖａｎｔｅｄ

Ａｎａｌｙｓｉｓ＆Ｄｅｓｉｇｎ）Ｅ“。８１的概念。高

等分析主张在结构分析中充分考虑所有重要的非线性因素，直接计算和验算结构的整体极限承载力，以彻底

摒弃构件计算长度和构件相关方程的概念，即免除构件验算的步骤。而高等设计可理解为基于高等分析的

设计。澳大利亚极限状态设计规程（ＡＳ４１００，１９９０）已包含了针对平面钢框架结构的此类设计方法的试用性

条文。近年来钢结构的高等分析与设计研究在国际上得到了广泛的重视，并在低层平面刚架、高层空间刚

架、支撑与无支撑刚架、桁架桥、半刚性连接框架、管结构空间刚架、钢．混凝土组合框架、火灾作用下的钢框

架以及受局部失稳影响和横向弯扭失稳影响的钢框架研究方面取得了进展［１…。

钢结构高等分析，实质上是结构的二阶非弹性全过程分析。最近十年国内外的学者提出了一系列适用

于钢框架高等分析的二阶非弹性分析模型，如精炼的塑性铰模型、名义荷载塑性铰模型、考虑塑性扩展的准

塑性铰模型、考虑构件板件局部失稳影响的伪塑性区模型以及塑性区模型等［１…。

（三）结构体系可靠的计算方法

结构体系可靠度的计算方法大致可以概括为：失效模式法、Ｍｏｎｔｅ

Ｃａｒｌｏ法、响应面法和随机有限元法

等．１“。失效模式法由于无法与精确的结构非线性分析相结合，一般认为不能用于复杂结构体系的精确计

算。响应面法通常将结构的极限状态面在设计验算点处作一阶或二阶近似，对于验算点处曲率变化较大的

工业建筑２００１年增刊

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