考虑刚度折减的弹性二阶分析法在双跨排架结构中的运用

在框架结构设计中,构件的二阶效应采用一种实用且高效的考虑构件刚度折减的弹性有限元法来分析,该方法既能考虑结构的几何非线性又能考虑材料非线性,其准确性主要依赖于对构件刚度折减系数取值的合理性,但目前尚缺乏对排架结构的刚度折减系数的研究。以34个典型单层双跨等高排架结构为研究对象,进行最不利荷载条件下的弹性二阶分析和静力非线性分析,以排架结构整体二阶效应等效为基准,提出适用于双跨排架柱的统一刚度折减系数建议值;通过对多个双跨排架结构的非线性分析结果对比,验证了考虑刚度折减的弹性二阶分析法应用于排架结构的有效性,以及其刚度折减系数取值的合理性。     

PMM纤维铰在排架结构刚度折减系数取值中的运用

目前钢筋混凝土排架结构的设计多数基于弹性假定。但在实际工程中,排架结构受力常伴随着混凝土开裂,钢筋与混凝土黏结滑移等现象,而排架结构的二阶效应常使结构刚度退化进一步加重。因此,在对排架结构进行分析的过程中,对材料非线性时二阶效应的计算就显得十分必要。在工程设计中较为切实可行的方法是引入考虑刚度折减的弹性二阶分析法,其准确性很大程度取决于刚度折减系数的取值,笔者试图通过基于材料模型的PMM纤维铰找到合理的排架结构刚度折减系数。     

超长混凝土框架温差收缩应力计算方法的探讨

采用弹性方法计算超长混凝土框架的温差收缩应力需考虑徐变、开裂等因素造成的应力松弛。工程通过折减构件刚度和折减综合温差来考虑温度应力松弛,文章通过理论推导和数值计算得出,当梁与柱的刚度折减系数相等时,采用折减综合温差代替折减构件刚度较为方便;当梁、柱刚度不同时,宜采用刚度折减法。     

矩形钢管混凝土键连接剪力墙框架柱的力学性能研究

目的研究矩形钢管混凝土键连接装配式混凝土结构框架柱和剪力墙的力学性能,分析不同参数对其影响,为该类结构连接提供设计依据.方法设计了19个采用矩形钢管混凝土键连接的墙柱试件,利用有限元方法模拟各试件在单调荷载加载下的受力过程,分析不同参数对荷载-位移曲线的影响.结果矩形钢管混凝土键连接墙柱的构件与现浇构件相比,延性很高,最大承载力较高,屈服荷载偏低;键的截面高度增加,构件承载力增加,初始刚度增加,延性系数不变;截面宽度增加,承载力增加,初始刚度不变,延性系数减小;键的长度增加,承载力基本不变,初始刚度减小,延性系数增加;混凝土强度对构件的抗剪承载力和初始刚度影响很小;键的纵向间距对构件的荷载-位移曲线几乎没有影响.结论矩形钢管混凝土键的截面高度是影响承载力的主要因素、长度是影响延性的主要因素.     

增大截面法加固钢筋混凝土构件的正截面承载力研究

为了研究增大截面法加固钢筋混凝土偏心受压构件的正截面承载力,采用围套加固法和双侧加固法对不同截面尺寸的偏心受压构件进行承载力试验.应用ABAQUS软件对钢筋混凝土偏压构件的加载过程进行模拟.将实测结果、有限元计算结果与加固规范计算值进行对比.结果表明:实测值、有限元计算结果与《公路桥梁加固设计规范》计算值吻合良好;《混凝土结构加固设计规范》对于加固后大偏心受压构件新增纵向钢筋强度折减系数的选取较为准确,而对于小偏心受压构件的折减系数的选取偏于不安全,建议该折减系数的合理取值为0.8.     

地下杆系结构分析中的弹性地基抗扭计算

在材料力学假设和文克勒假定的条件下，推导了地下杆系结构的弹性地基扭转抗力系数的计算公式，依据该计算公式推导了弹性地基的有限元刚度贡献，并以有限元方法编制了计算程序。通过具体的工程实例及其结果分析（内力、位移），说明了弹性地基的抗扭作用，以及计算程序对于工程应用的意义。     

柱端铰型受控摇摆式RC框架节点刚度取值研究

柱端铰型受控摇摆式钢筋混凝土框架(CR-RCFC)是一种新型可恢复功能结构.首先介绍CR-RCFC结构节点构造形式,以及常规框架结构、CR-RCFC结构的ABAQUS有限元模型,并对比振动台试验结果验证CR-RCFC有限元建模的合理性.利用基于站台和地震信息的地震动记录选取方法选取10条地震动曲线,输入到CR-RCFC有限元模型中,模拟不同节点刚度比下结构的自振频率和动力时程响应.最后定义层间位移放大系数α和基底减震系数β,并选取层间位移响应和基底剪力响应作为最优抗侧刚度的控制参数.对CRRCFC结构进行弹塑性时程分析,比较结构在不同地震动作用下的结构层间位移和基底剪力响应,分析节点刚度对层间位移放大系数α和基底减震系数β的影响,求得满足抗震设计要求的节点相对刚度比取值范围.     

基于构件重要性的RC框架结构鲁棒性的快速评估方法

为了快速评估钢筋混凝土(RC)框架结构鲁棒性,通过广义应变能表征构件的易损性以反映构件属性,通过失效柱对应的梁板子结构承载力表征荷载传递路径.基于构件易损性和荷载传递路径指标建立可快速评价三维RC框架结构中构件重要性和单构件失效后受损结构鲁棒性的方法,该方法仅需整体结构线弹性分析和理论计算便可快速实施.针对一个基于中国建筑规范设计的典型规则框架结构的有限元分析,考虑了楼层数、层高、跨长的影响,验证所提方法针对三维规则结构鲁棒性评价的可行性和合理性.此外,通过2种典型竖向不规则结构的有限元分析,验证了该方法针对不规则结构柱在不同楼层下重要性识别的有效性.结果表明,所提出的评价方法可以快速、准确评估三维结构构件的重要性和单柱失效后受损结构的鲁棒性.对于规则框架结构,在给定单柱失效工况下,层高对结构位移响应的影响大于楼层数,但远弱于跨度的影响.     

大、中型水电站厂房构架柱顶位移计算的探讨

选取厂房平面一榀横向构架作为计算单元,采用结构力学中力法和剪力分配法进行排架柱顶侧向位移计算,验证厂房构排柱截面尺寸选取的合理性。     

爆炸荷载下弹性支撑地下拱结构的动力响应

弹性支撑是常用的隔振减振手段,研究爆炸荷载下弹性支撑地下拱结构的动力响应对提高地下防护工程内部人员及设备的战场生存能力具有重要意义。应用ANSYS/LS DYNA非线性显式动力有限元分析程序,模拟了爆炸荷载下弹性支撑地下拱结构的模态和动力响应,得到了低阶自振圆频率变化曲线和拱顶、拱肩、拱脚动力响应时程曲线。结果表明：弹性支撑减小结构固有频率,延长结构自振周期,具有良好隔振减振作用;临界刚度系数导致结构的一、二阶模态易同时激发,结构设计时应予以避免;与刚性支撑地下拱结构相比,弹性支撑地下拱压力、应力峰值减小,出现时间延长,竖向位移峰值增大,抗爆承载力提高;弹性支撑的刚度系数并非越小越好,应根据结构抗爆承载力和极限位移设计要求合理设置。     

用共旋坐标有限元法分析高层建筑框架结构的二阶效应

虽然分析平面框架二次效应的方法早在20世纪80年代就已提出,但其中许多工作过分复杂或简单,值得改进.采用共旋坐标法准确地导出了平面梁单元发生大转动小应变时的单元切线刚度矩阵,并利用该单元切线刚度矩阵的列式和Newton-Raphson迭代法开发了1个FORTRAN程序NPFSAP,从而获得了高层框架结构二阶效应的高精度数值解,由此发现高层建筑的二次效应与水平荷载的关系不明显,但建筑物刚度越小,竖向荷载越大,建筑物层数越多,二次效应越明显.提出了1个高层框架中柱二次效应的计算公式,为工程设计人员提供了准确计算框架弯矩的办法.     

平面刚架稳定问题的一种非线性分析方法

本文构造了既体现轴压力又体现侧向位移与轴向位移耦合因素的杆单元刚度方程,借助叠代逼近法处理非线性问题,综合杆件有限元分析的简便性与非线性分析方法的严密性,对受有水平和竖直均布载荷的单层与多层刚架稳定问题进行了研究,计算结果反映了多种因素对刚架力学响应的影响,得出有益的分析结论。     

新型盘扣式钢管支架单元体受力性能研究

针对传统承插型盘扣式钢管支架在实际应用中存在的问题,优化设计了一种新型全工况适应型盘扣式钢管支架体系。为检验新型体系的安全稳定性,对螺丝盘节点受力性能进行了基本单元体试验研究和节点半刚性有限元分析,然后对该基本单元体进行SAP2000建模分析,通过对比分析试验值和理论值,验证有限元分析及试验结果的合理性,确定节点刚度值的取值范围。研究结果表明:螺丝盘与丝杆连接可靠,节点不会先于构件发生破坏;节点刚度值是影响结构稳定承载力的重要因素,建议在工程应用中,半刚性节点的刚度值取70 kN·m/rad。     

Dynamic Analysis of Kineto-Elastic Beam System with Second-order Effect

Dynamic equations of motional flexible beam elements were derived considering second-order effect. Non-linear finite element method and three-node Euler-Bernoulli beam elements were used. Because accuracy is higher in non-linear structural analysis,three-node beam elements are used to deduce shape functions and stiffness matrices in dynamic equations of flexible elements. Static condensation method was used to obtain the finial dynamic equations of three-node beam elements. According to geometrical relation...     

梁式结构非线性有限元分析及其在微型机上的实现

本文讨论梁式结构几何非性静力分析的有限元方法,推导了空间梁大位移切线刚度矩阵,研究了在微型机上实施的方法。为了提高计算效率,采取了分别管理单元线性刚度阵及非线性刚度阵、一次形成线性总刚度阵而多次修改总刚度阵、按内存资源自动分块法修改总刚度阵的策略。节省了计算时间及内存资源,从而在微型机上实现了结构非线性分析。在IBM-PC-XT、机上编制了结构非线性静力分析有限元程序NONDJ-W。给出了对梁、平面柔性刚架、空间柔性刚架的计算实例。有解析近似解的算例表明用有限元的计算结果具有一定的精确度。     

钢管混凝土框架力学性能的简化二阶弹塑性分析

为快速得到钢管混凝土柱-钢梁框架的荷载-位移曲线,提出了一种简化二阶弹塑性分析方法。通过建立基于塑性铰理论的梁柱单元方程,采用变刚度法进行了钢管混凝土框架的二阶弹塑性分析。简化计算结果与有关试验结果及非线性有限元计算结果总体上吻合较好,在此基础上,给出了单层钢管混凝土框架的荷载-位移曲线的实用计算方法。     

梁柱螺栓连接中接触摩擦机理及有限元分析

研究了钢框架梁柱螺栓连接中的接触摩擦机理以及在节点非线性有限元计算中的应用.采用ANSYS有限元软件,在分析接触摩擦机理的基础上,研究了钢框架梁柱螺栓连接的接触摩擦理论,给出了接触对单元和刚度方程、接触算法和接触摩擦模型,试验结果验证了理论计算的合理性.通过一个算例说明了接触摩擦理论在螺栓连接中的应用.有限元方法是解决梁柱螺栓连接摩擦接触问题的一种有效方法;基于ANSYS软件,采用本方法可很好解决螺栓节点非线性有限元分析中的摩擦接触问题.     

承插型盘扣式钢管支架盘扣节点抗扭刚度影响因素

承插型盘扣式钢管支架盘扣节点属于半刚性连接,其抗扭刚度是架体结构稳定承载力的重要影响因素。为保证承插型盘扣式钢管支架设计安全可靠和经济合理,对架体盘扣节点抗扭刚度影响因素进行研究,揭示各影响因素对盘扣节点抗扭刚度的作用机理,提出合理的抗扭刚度值。在盘扣节点抗扭试验的基础上,分析得盘扣节点扭矩-转角关系曲线和抗扭刚度影响因素,建立盘扣节点实体有限元模型对影响因素进行数值分析,提出合理的盘扣节点抗扭刚度建议值,并通过架体压载试验和有限元数值分析的结果对比,验证节点抗扭刚度建议值的合理性。研究结果表明:插销与连接盘的接触面积和材料应变硬化模量对盘扣节点抗扭刚度影响较大;盘扣节点扭矩与转角关系曲线非线性特性明显,抗扭刚度分3个阶段进行选取较为合理,各阶段盘扣节点抗扭刚度值宜取50～60、20～25、0～5 kN·m/rad。