考虑剪切变形的RC结构梁柱单元模型

基于纤维模型有限单元柔度法,考虑轴向、弯曲和剪切效应,对钢筋混凝土结构承受单调荷载作用进行非线性分析.应用多轴应力状态下的塑性应力-应变关系理论,在单元模型中考虑了弹塑性区域剪切变形对单元弹塑性刚度的影响,建立能够考虑梁柱非线性剪切变形的纤维单元在复杂加载历史中的切线刚度矩阵.在所建立的截面刚度矩阵中,剪切变形和轴向、弯曲变形不耦合,而剪切和弯曲力在单元层面耦合,且在梁单元上满足力的平衡关系.将计算结果和钢筋混凝土柱的加载试验结果相比较,验证了模型的有效性.     

纤维模型在平面框架非线性静力分析中的应用

为准确描述钢筋混凝土结构局部的受力情况,通常需要采用微观模型来进行非线性有限元分析.将梁柱单元建立在弹塑性纤维模型的基础上,直接从材料本构关系出发,对平面钢筋混凝土框架结构进行了金过程非线性静力分析.在框架结构与梁柱单元之间用刚度法,组装杆件刚度得到结构刚度;杆件与杆件内部积分点处的横截面之间采用柔度法,基于杆端力和截面力的平衡获得杆件刚度;每个横截面通过平截面假定协调纤维变形,同时考虑了几何非线性,由纤维的刚度得到截面刚度.为追踪非线性反应的软化段,求解时选取柱面弧长法.同时选取实例分别进行单向推覆和低周反复加载试验的程序模拟,得到了较好的效果,并提出进一步优化改进的建议.     

钢框架受风与地震作用的统一非线性矩阵分析理论

提出的矩阵化的二阶弹塑性分析理论，易于程序化，可用于受水平风或地震作用的钢框架的响应计算，文中首先概述了用于钢框架分析的各类单元刚度方程，提出的梁一柱单元刚度矩阵可用统一的方法考虑几何非线性，材料非线性和单元剪切变形的影响，其次，建立了连有节点域的扩展柱单元及带有连接和节点域的混合梁单元的刚度方程，可以考虑节点域剪切变形和梁－柱连接柔性的影响，节点区单元，混合梁单元和扩展柱单元矩阵方程可方便地用于     

考虑节点变形的RC框架梁单元模型

现有结构弹塑性分析软件大部分都是假定钢筋混凝土框架节点完全刚性,不发生任何损伤和破坏.但对于某些工程而言,当遭遇中震或大震时,节点处梁筋的粘结滑移及节点开裂或破坏就变得在所难免,这就不符合节点刚性的假定.本文根据已有的实验结果和结构理论分析了相应的节点变形,最后探索性地提出了一种考虑节点变形的RC杆件单元模型概念,以供在混凝土框架结构弹塑性地震反应分析中参考.     

基于超级节点模型的框架结构地震反应分析

众多钢筋混凝土梁柱组合体试验结果表明,节点内梁纵筋黏结滑移和节点区剪切变形对组合体试件的抗震性能有明显影响,但钢筋混凝土框架结构的非线性地震反应分析一般采用刚性节点假定,在有限元模型中忽略了上述两种节点非弹性变形的影响。基于OpenSees分析平台,采用较为精细的"超级节点单元模型"模拟节点非弹性反应,以典型平面框架结构为例分别建立考虑节点非弹性变形、不考虑节点变形的有限元模型,对比两个框架有限元模型在7条地震波作用下的整体、局部反应计算结果。分析结果表明:相对于不考虑节点变形的有限元模型,考虑节点非弹性变形后框架顶点位移最大值变化不明显,层间位移角最大值略有减小;由于部分梁端非弹性变形转移到节点区,杆端出铰率、转角延性系数减小;按中国现行规范设计的8度0.2g区二级抗震框架在大震下一般不会出现节点剪切失效。     

非线性剪力墙单元模型的改进及其应用

现有的钢筋混凝土剪力墙模型虽然求解精度高,但计算量大,各参数取值困难,不适合大型结构的弹塑性计算.在已有钢筋混凝土剪力墙模型基础上,基于非线性梁单元模型,建立了一种便于非线性分析应用的剪力墙模型,即由承受轴力及弯矩的竖直杆单元与承受剪切变形的剪切子单元组合而成的墙单元模型,推导了该模型的单元刚度矩阵.最后给出一个算例,并与试验结果比较,表明加入剪切弹簧的非线性墙单元模型具有较好的计算精度.     

考虑节点非弹性变形的RC框架地震反应分析

钢筋混凝土梁柱组合体试验结果表明节点内纵筋滑移和节点剪切变形对组合体的抗震性能有明显影响,但框架的非弹性地震反应分析一般忽略了节点非弹性变形的影响.为了模拟节点区非弹性变形的影响,在纤维模型基础上采用在梁端附加零长度截面单元的方法,并通过σ-s本构模型考虑节点内梁纵筋粘结滑移,以及通过σ-sslip-shear本构模型同时考虑节点内纵筋滑移和节点剪切变形.考察了典型平面框架在罕遇地震下的非线性反应,对比分析了节点非弹性变形对框架整体和局部反应的影响.结果表明,考虑节点非弹性变形之后结构的最大顶点位移、最大层间位移角将增大或仅略有变化,梁端、柱端塑性铰数量将减少,梁、柱的转角延性需求总体而言将减小;地震作用下框架节点距离剪切失效尚有一定安全储备.框架地震反应大时忽略节点非弹性变形将导致明显误差,地震反应较小时可采用不考虑节点非弹性变形的常规有限元分析模型.     

综合考虑半刚性、节点域剪切变形的钢框架计算

基于梁柱理论,建立考虑轴力和剪切变形影响的梁柱单元刚度矩阵;再综合考虑节点半刚性、节点域剪切变形的影响,推导出综合考虑节点半刚性、节点域剪切变形梁柱单元刚度矩阵。通过数值算例来检验本研究方法和所编计算机程序的可行性、有效性与精确度。算例表明,钢框架设计时必须考虑节点半刚性、节点域剪切变形的影响,该方法简单易行,便于程序实现,计算结果可靠。     

地震作用下框架结构三维弹塑性反应分析

利用弹塑性有限元理论和ADINA有限元结构分析软件,引入三维梁单元和壳单元,编制了框架结构空间弹塑性地震反应时程分析程序,并建立框架结构空间三维杆系模型,对地震作用下的框架结构进行了弹塑性反应分析,得到了结构的自振周期和顶层水平位移时程曲线.通过振型分析,模拟结果符合建筑物的实际震害,验证了程序的可靠性,表明采用ADINA建立有限元模型进行弹塑性地震反应分析是可行的,并具有较高的精度,为进行建筑结构弹塑性地震反应分析提供了新的手段.     

设置FVD框架结构的非线性地震反应控制研究

根据粘弹性阻尼器和摩擦阻尼器各自的特点,设计出一种新型粘弹性-摩擦阻尼器(FVD)耗能装置．针对粘弹性材料的分数导数模型和摩擦单元的力-位移-滑移量的矩阵关系式,建立了FVD精确的有限元模型,推导了FVD单元刚度矩阵和控制力向量计算公式和求解方法;根据钢筋混凝土框架结构的非线性特性,建立了设置FVD非线性钢筋混凝土框架结构地震反应时程分析的控制方法．最后,应用本文方法,对设置FVD的非线性钢筋混凝土框架结构进行了在罕遇地震和多遇地震作用下的时程分析,并根据计算结果对其减震效果进行了分析讨论．     

精确多分段杆单元模型及其应用

利用结构力学原理推导得出了考虑剪切变形影响的精确多分段杆单元模型的单元刚度矩阵.采用简化桩模型与精确多分段杆单元模型来模拟独立桩承框架结构,输入El-Centro地震波,对一幢七层独立桩承钢筋混凝土框架结构进行地震反应时程分析.并把采用精确多分段杆单元模型的分析结果与采用多分段杆单元模型和5分段杆单元模型的分析结果进行对比,来验证精确多分段杆单元的精度及采用精确多分段杆单元的必要性.图 11,参13.     

输电铁塔主材节点滞回性能研究

针对输电铁塔主材双肢搭接节点,分别建立了单一剪切面连接与双剪切面连接的螺栓连接节点有限元仿真模型,通过施加低周循环载荷获得了节点的滞回曲线,给出了骨架曲线分析,耗能能力分析以及刚度退化分析,研究了输电铁塔螺栓连接节点在低周循环载荷作用下的耗能能力与力学性能,结果表明：单剪连接与双剪连接的节点线弹性变形过程基本一致,此后两种节点都出现滑移现象,双剪连接节点经历两次滑移过程;螺栓滑移过程中,节点耗能能力最强;双剪连接节点极限承载能力更强,刚度保持特性更佳,耗能能力更强。     

具有模糊弹性连接的杆系结构有限元方法

杆系结构各单元在节点处的连接状态往往是介于刚接和铰接之间的某种弹性连接状态。作者推导了具有转动弹性连接的杆单元刚度矩阵和荷载转移矩阵,其中考虑了横向切效应。     

考虑节点刚度的预制混凝土框架结构分析

给出了考虑节点刚度的框架梁的力学模型,推导了用节点连接刚度系数表示的半刚接梁的单元刚度矩阵,以及半刚接梁在荷载作用下的内力计算公式,并利用位移法对一单层单跨框架结构的横梁弯矩及其抗侧刚度进行了讨论.算例结果表明:半刚性连接框架受连接柔性的影响,会使框架结构横梁的杆端弯矩减小,而跨中弯矩增加;结构整体的抗侧刚度则随着节点转动刚度的增加而增加;随着梁柱线刚度比的增加,节点刚度对结构抗侧刚度的影响也随之增大.当梁的线刚度与节点转动刚度的比值α>5,结构受力性能与节点铰接时相近,而当α<0.04时,节点连接可视为刚接.综上所述,节点转动刚度对结构在竖向荷载作用下的内力以及结构整体的抗侧刚度有较大的影响.