考虑桩-土相互作用的悬臂式排桩内力计算方法研究

在分析常用计算方法优缺点的基础上,通过引入非线性的桩-土相互作用模型,提出了一种可考虑桩-土相互作用的悬臂式排桩内力计算方法.首先,采用杆单元对桩体结构进行离散化,计算单元刚度矩阵并合成为总体刚度矩阵;其次,假定基坑内、外侧土压力与桩身位移之间的非线性函数关系,建立非线性的节点荷载函数列阵;再次,根据总体刚度矩阵和节点荷载函数列阵形成总体刚度方程(组),采用Newton-Raphson法求解以得到节点位移列阵;最后,通过单元刚度方程和节点位移列阵反求桩身内力和桩侧土压力.算例分析表明,本文方法计算简单方便,能充分反映桩侧土压力非线性变化的特点,较好地揭示了桩-土相互作用机理,适用于悬臂式排桩内力计算.     

断层剪力墙框剪结构地震作用的时程分析

采用杆系-层间模型和弹性时程分析法对不同高度和结构刚度特征值的断层剪力墙框剪结构进行动力分析.该法与振动台实验结果对比,吻合较好.设定了最大层间位移角θmax为可中断剪力墙的条件.计算表明:随着刚度特征值的增加,可中断剪力墙的高度随之增加.给出了两者之间的表达式;结构高度对中断剪力墙高度的影响较小.     

框架-复合剪力墙结构水平位移的计算方法

基于框架-剪力墙的结构位移计算方法,引入密肋复合墙体的剪切变形,分别建立了框架-复合剪力墙结构在倒三角形荷载、均布荷载及顶部集中荷载作用下的水平位移微分方程,给出了水平位移的解析解,并以一12层框架-复合墙结构为例进行分析.结果表明,框架-复合墙结构的剪切变形使总水平位移显著增加,且所占总位移的比例较大,位移计算必须计入剪切变形.文中还比较了框架-复合墙结构与框剪结构在位移、刚度等主要力学性能方面的异同,发现两种结构都以弯剪变形为主,但剪切变形在两者总位移中所占的比例差别很大;复合墙是一种"变刚度、变阻尼"的受力构件,框架-复合墙结构中当层间位移角为1/250时框架处于最不利受力阶段.     

刚度特征值对框架剪力墙结构等效地震荷载计算的影响

文章根据框架-剪力墙结构的特点,以作用倒三角形水平分布荷载的等截面弯剪悬臂杆的侧移曲线作为其初始侧移模式,利用弹塑性反应谱计算等效地震荷载.对一个18层钢筋混凝土框架-剪力墙进行了基于不同刚度特征值的等效地震荷载的计算,最后讨论了结构刚度特征值对等效地震总剪力和楼层地震剪力的影响.     

框剪结构剪力墙中断条件的数值分析

用杆系-层模型和振型分解反应谱法,分析不同高度和结构刚度特征值的断层剪力墙框剪结构地震反应,设定可中断剪力墙的高度条件.计算表明,可中断剪力墙高度的决定因素为上部框架的抗剪能力,随着刚度特征值的增加,可中断剪力墙的相对高度随之增加.文中给出结构高度和相对高度的表达式,结构高度对相对高度的影响较小.     

带转动弹簧的杆单元平面钢结构弹塑性时程分析

用两端带转动弹簧的杆单元代替一般的杆单元,提出了一种新的平面杆系钢结构动力弹塑性时程分析计算模型.根据梁柱半刚性连接的力学模型,提出了该类型连接在地震荷载作用下的恢复力模型.采用虚功原理,通过对单元转角 - 位移方程的修正,推导了这种计算模型的单元质量矩阵和刚度矩阵.采用Wilson - 数值积分算法,进行了结构弹塑性时程分析计算,并编制了相应的分析计算程序.用此程序分析了连接的半刚性在罕遇地震作用下对钢框架结构动力性能的影响,并与有限元结果进行了比较.算例结果表明:连接的半刚性对结构动力性能的影响非常大,设计中应该考虑连接的半刚性影响.     

高层建筑框架-剪力墙结构的表格计算法

针对以往框架-剪力墙计算中采用不同的结构刚度特征值，分别绘制3种水平荷载下弯矩、剪力和位移系数的曲线图，提出了简单准确的表格法代替传统的绘图法，提高了高层建筑中框架-剪力墙结构计算的准确性，在高层建筑结构计算中具有很强的实践意义。     

考虑单元变刚度计算钢筋混凝土连续梁的内力和变形

钢筋混凝土连续梁在荷载作用下,其刚度随着裂缝的出现和钢筋的屈服将不断发生变化,内力出现重分布现象。本文采用一种计算方法,它首先计算弯矩—曲率关系,并简化成三折线型,定出弯矩—刚度关系,再将梁沿长度方向分成若干单元,计算各级荷载下各单元的内力、刚度和挠度。编写了计算机程序。这种考虑单元变刚度计算结果与试验值符合较好。可作为研究钢筋混凝土连续梁的一种有效方法。     

框剪结构剪力墙最优抗侧刚度快速计算方法

通过PKPM建立了一个常见的框剪结构模型,并利用该模型研究了剪力墙最优刚度特征值与建筑高度、剪力墙抗侧刚度之间的关系,得到了框剪结构中剪力墙部分的优化解快速计算方法。首先,阐述了框剪结构中框架与剪力墙的共同工作关系,介绍了该简便算法的原理。然后建立结构模型进行反复调试和统计分析,利用MATLAB公式拟合程序,将原有的层间位移角计算表简化成数学公式,从而得到优化公式和快速计算方法。     

对称三对角阵在结构计算中的应用

用位移法计算连续梁、对称性荷载作用下的单跨多层刚架，总刚度阵为对称三对角阵。对多跨多层刚架在竖向荷载或在水平荷载作用下的位移、内力计算，也可用三对角阵形式的总刚得到近似结果。由于位移法方程组形式简单，应用给出的计算公式，无论采用手算或编成简单程序由机算完成，计算工作量都不大，适合初步设计阶段的计算。     

预应力砼杆的单元分析

超静定结构中预应力的存在会引起结构次内力,本文对预应力杆单元进行了分析,提出通过直接计算等效结点荷载的方法来计算预应力对超静定结构所产生的次内力,根据虚功原理,引入杆单元的形函数,推导了能计算具有任意预应力筋曲线形状及沿预应力筋纵向具有任意分布的预应力所产生的杆端等效结点荷载的积分表达式。     

新型框剪结构在地震作用下的性能研究

抵抗水平荷载与地震作用是高层建筑结构设计的主要矛盾,剪力墙结构、框架-剪力墙结构是常用的抗侧力结构体系。其中,跳层剪力墙结构尚处于理论研究和试验检验阶段。借鉴跳层剪力墙结构的纵向布置思路,对传统框架-剪力墙结构的墙体做了错列布置,得到框架—跳层剪力墙结构,并从概念设计的角度比较了不同高宽比、不同墙体布置方案的新型框剪结构与传统框剪结构在地震作用下的表现,结构在地震作用下的反应借助MIDAS/GEN软件进行计算。通过对时程分析结果进行讨论分析,得出结论:新型结构体系在地震作用下具有更好的侧向刚度。     

变刚度框剪结构的剪力墙刚度优化

文章通过对变刚度框剪结构层单元模型分析,推导出整体刚度方程,并考虑多振型因素的影响,提出变刚度框剪结构的剪力墙刚度优化的计算方法,同时运用Matlab编制的软件程序对实例进行了计算,可便捷计算出剪力墙的最优刚度及各种地震作用情况下的位移,给结构的初步设计带来一定的参考价值。     

基于Hillinger-Reissner变分的混合单元的开发与应用

基于Hellinger-Reissner变分建立了一种用于几何和材料非线性分析的混合单元,采用位移形函数和考虑二阶效应的内力形函数对截面位移和截面内力进行插值,建立混合控制微分方程;通过静力凝聚消除单元节点力未知量得到单元刚度矩阵和单元内力.单元状态确定过程中,截面层次的平衡方程和单元层次的协调方程均通过引入非线性迭代算法以消除残余误差,从而减少结构层次的迭代次数.混合单元结合纤维截面模型用于钢管混凝土(CFST)构件的数值分析,结果表明:相对于刚度法和柔度法单元,基于Hellinger-Reissner变分的混合单元可以更加准确地反映构件的几何和材料非线性,非线性迭代算法用于单元状态确定具有良好的计算效率和数值稳定性.在此基础上对影响CFST构件几何非线性的主要参数进行了分析.     

含断层剪力墙框-剪结构的楼层地震剪力

在用数值分析法分析含断层剪力墙框-剪结构地震响应的基础上,采用杆系-层间模型,对不同剪力墙高度的剪力墙刚度中断的框-剪结构模型进行动力分析,通过输入EL-Centro地震波,将所得到的结构最大位移反应和楼层剪力与振动台的试验结果进行对比,结果吻合较好,文中得出反应点以上的截断剪力墙,比在其下截断对于框-剪结构和抗震和受力更为有利的结论。     

弹性地基板分析的样条无单元法及其C程序设计

介绍了半空间弹性地基板分析的样条无单元法,列出具体的计算格式及相应的C程序设计算法．该方法适用于不同边界条件的弹性地基薄板在各种荷载作用下的位移及内力计算．计算结果表明,本文方法适应性强、精度较高．用较少的结点就能获得较好的结果．     

某近断层高层建筑采用隔震技术的相关问题研究

以一紧邻断裂带高层建筑为例,进行高层建筑基础隔震技术运用相关问题,特别是竖向地震问题的分析研究.采用连接单元和缝单元并联模拟隔震支座,分析水平地震动作用下结构减震系数和隔震层位移;对比竖向地震动作用下规范规定计算方法、振型分解反应谱法和时程分析法计算所得结构内力.结果表明:结构水平向减震效果良好,隔震层位移控制和支座拉压承载力满足要求,反应谱法和时程分析法计算结果更为合理.     

框架-复合剪力墙结构水平位移计算方法研究

框架-复合剪力墙结构是由剪切型框架和弯剪型密肋复合墙组成的双重抗侧力体系,复合墙的受力特点决定结构位移计算方法不同于一般框架-剪力墙结构。框架-复合墙体模型试验证明了结构的协同工作性能,在框架-剪力墙结构位移计算方法的基础上,引入密肋复合墙体的剪切变形,建立了框架-弯剪型复合墙结构在三种常见荷载形式下的水平位移方程,可视为框剪结构位移方程的广义表达形式。算例分析表明,框架-复合墙结构的剪切变形使总水平位移显著增加,且所占比例较大,位移计算必须计入剪切变形。将框架-复合墙结构与框剪结构进行比较,分析了两者在位移、刚度等主要力学性能方面的异同。研究成果为进行框架-复合墙结构抗震设计理论研究提供了基础。     

框架与剪力墙结构分析(Ⅱ)——相互作用力及位移

此文对水平力作用下的框架与剪力墙结构采用逐步渐近的计算方法,从估定初始位移入手,利用框架及剪力墙各自的变形特点,求得二者相互作用的内力.然后以变形协调的条件进行核算.必要时,计算可以重复进行.此法可用于不同荷载形式,也可用于柱刚度随搂层而不同的框架及刚度有变化的剪力墙.计算简单,可用手算.     

单层房屋钢木组合屋盖整体工作性能分析

目的分析验证钢板蒙皮效应对木结构框架刚度的影响,并计算屋架的刚度.方法应用ANSYS对单层房屋钢木组合屋盖结构的荷载-位移进行模拟,分析在水平荷载作用下5种组合屋盖下纵向11根柱子檐口处的荷载-位移变化情况;并应用最小二乘法对屋架荷载-位移关系进行回归分析,比较屋架刚度.结果有限元计算结果与试验结果比较,误差值最大为19.8%,最小为0.6%;所有数据误差绝对值的平均值为10.7%,有限元分析结果与试验结果较为吻合,说明采用塑性壳体单元、梁单元、弹簧单元建立有限元模型,可以较好地模拟钢木组合屋盖结构建筑的受力分析,建模方法可用于之后的有限元分析.结论研究表明山墙加钢板,主要增加了山墙框架的刚度,对中间框架刚度提高的贡献不明显;纵墙加钢板对各横向框架的侧向刚度的贡献均很小;而屋面钢板的蒙皮作用能显著提高中间每榀框架的刚度,且山墙不是绝对刚性的.