Stability 分别定义整体缺陷和构件缺陷。整体缺陷可以按 X 和 Y 方向的简单倾斜输入,也可以按 LBA 得到的缩放屈曲模态输入;构件缺陷仅可按 LBA 得到的缩放屈曲模态输入,且需附加边界条件。两者均用于 GMNIA。
典型工作流程如下:
- 运行 MNA 和 LBA。如果仅使用简单倾斜,则不需要 LBA 的结果。
- 查看屈曲模态,并选择与缺陷相关的模态。
- 根据设计规范确定缺陷幅值。
- 在 CHECK 选项卡的属性栏 LBA+IMP 选项卡中输入缺陷。
- 考虑缺陷的正负两种方向运行 GMNIA,并取最不利结果作为控制结果。
缺陷类型及其定义
通常,GMNIA 中应施加三类缺陷。
A. 结构整体(侧移)缺陷
整体缺陷反映了结构整体不可能完全竖直这一事实。柱的安装存在轻微的垂直度偏差,支座也不是完全水平,因此整个分析部分一开始就略有倾斜。该缺陷主要对侧移敏感的结构有影响,因为整个结构的水平位移会增大内力。可通过两种方式定义:
整体缺陷的定义 - 方法“Simple inclination”
Simple inclination 将整体侧移缺陷作为整个结构的初始倾斜施加,不需要任何 LBA 结果或屈曲模态。它在 LBA+IMP 选项卡的 Global imperfection of the structure 中通过倾斜度 Dx 和 Dy(单位 mm/m)定义,即每米高度在整体 X 和 Y 方向上的水平偏移。每个节点的偏移量随其高于 Zero level [m] 的高度线性变化,该标高通常设为基础顶面或柱脚位置,此处偏移为零。

整体缺陷的定义 - 方法 “Buckling shape”
Buckling shape 将整体缺陷作为 LBA 得到的屈曲模态的缩放组合施加,LBA 采用 MODEL 选项卡中定义的边界条件进行计算。它在 LBA+IMP 选项卡的 Global imperfection of the structure 中定义,将 Method 设为 Buckling shape,并输入 Buckling shape imperfection amplitude [mm],即缺陷几何的最大偏差。

该表列出了每个荷载组合对应的模态及其:
- Factor 为临界荷载系数 αcr ,即设计荷载组合需要乘以该系数,才会使结构按给定屈曲模态发生弹性屈曲。
- Relevance [%] 用于衡量结构按给定屈曲模态变形的难易程度。它将结构变形部分的大小与变形所需的弹性能量进行比较。结构大部分区域以较小能量发生变形的模态,其相关度较高;而仅使结构小部分区域变形或需要大量能量的模态,其相关度较低。
- Weight [-1, 1] 是将某一屈曲模态纳入缺陷并确定其方向的系数。−1 到 1 之间任何非零值都会激活该模态,数值的符号决定变形方向。权重与输入的 Buckling shape imperfection amplitude [mm] 相乘,因此该模态按权重 × 幅值施加。单元格为空或为零表示不使用该模态。
选择整个结构发生侧移的模态,通常为系数最低且相关度较高的模态,并考虑权重的正负两种符号运行 GMNIA。
B. 构件缺陷
构件缺陷反映了单个构件的初始弯曲或扭转,以及轧制或焊接残余应力的影响。它按 LBA 中相关构件屈曲模态(弯曲、扭转、弯扭或侧扭)的形状施加。对于侧移敏感的结构,构件缺陷应与整体缺陷组合使用,而不能代替整体缺陷。
构件缺陷的定义
构件缺陷作为 LBA 得到的屈曲模态的缩放组合施加,LBA 需附加边界条件:在与 CBFEM(基于组件的有限元模型)构件相连、并以一维梁单元建模的所有相关构件的端部,添加 X 和 Y 方向的支座。这些支座可避免出现整体屈曲模态,因此屈曲模态反映的是各个构件在其连接点之间的屈曲。它们在 LBA+IMP 选项卡的 Member imperfection 中通过 Buckling shape imperfection amplitude [mm] 定义。

Member imperfection 中的表格与上述整体缺陷的表格用法相同,唯一区别在于屈曲模态来自附加边界条件的 LBA。对于每个荷载组合(Loads),表中列出了屈曲模态(Shape)及其临界荷载系数(Factor,αcr)和 Relevance [%]。−1 到 1 之间的 Weight 将某一模态纳入缺陷,并与 Buckling shape imperfection amplitude [mm] 相乘,其符号决定方向。
选择表现出所分析构件的弯曲、扭转、弯扭或侧扭屈曲的模态,并考虑权重的正负两种符号运行 GMNIA。
C. 板件缺陷
板件缺陷反映了单个板件(如腹板、翼缘或加劲板)的初始不平整度。它按 LBA 中相关局部屈曲模态的形状施加。
板件缺陷的定义
板件缺陷在 Member imperfection 的同一张表中定义,没有单独的输入项。如果表中包含表示翼缘或腹板局部板件屈曲的屈曲模态,请为这些模态设置非零的 Weight,将其纳入缺陷。
显示缺陷
CHECK 选项卡上的 Imperfection 组提供了三种在 3D 场景中显示缺陷的方式:

- LB shape 显示当前获得焦点的表格和行中的屈曲模态。
- Partial 显示当前表格获得焦点的缺陷类型,即整体缺陷或构件缺陷。
- Total 显示所有缺陷之和,与焦点无关。这就是进入 GMNIA 的缺陷几何。
基于设计规范的缺陷幅值
各规范均给出了如何确定缺陷的指南,您可将其输入 Stability 用于 GMNIA 分析。以下为 Eurocode 中的定义。
整体(侧移)缺陷
结构的整体缺陷见 EN 1993-1-1 第 5.3.2 (3) 条。结构应按下图所示以等效侧移缺陷的形式倾斜。

等效侧移缺陷(摘自 EN 1993-1-1 – 图 5.2)
缺陷角为:
其中:
- ϕ0 = 1/200 – 缺陷基本值
- – 适用于柱的高度 h 折减系数
- h – 结构高度,单位为米
- – 一排柱数量的折减系数
- m – 一排中的柱数量,仅包括所承受竖向荷载 NEd 不小于所考虑竖向平面内柱平均值 50 % 的柱
构件缺陷
构件的局部缺陷见 EN 1993-1-1 第 5.3.2 (3) 条。缺陷幅值 e0 按表 5.1 计算,此时应采用塑性分析。

要确定该选项卡中的屈曲曲线,您需要根据 Member 中 LBA 分析所显示的屈曲模态,判断:
- 构件是否以受压为主,预期发生弯曲、扭转或弯扭屈曲,并采用表 6.2,

- 或者构件是否以受弯为主,且主要破坏模式为侧扭屈曲,并采用表 6.4。

局部板件缺陷
缺陷幅值按 EN 1993-1-5 第 C.5 条确定。对于细长板件,局部缺陷取板件区格较短边跨度的 1/200。对于细长(4 类)截面,应至少组合两种屈曲模态,以便考虑局部屈曲与构件屈曲的相互作用。

缺陷方向
每种缺陷均应分别按正向和负向施加,并以较不利的结果为准。当组合多种缺陷时,应计算其方向的所有组合。
