高层组合框架-混凝土筒体结构推覆分析

针对高层混合结构中适用于推覆分析的剪力墙单元与型钢混凝土构件塑性铰等问题进行研究,利用三垂直杆元模拟剪力墙,各杆元分别考虑剪力墙轴向、剪切与弯曲变形;根据型钢混凝土构件截面承载力与变形能力,给出了反映截面弯矩与转角关系的型钢混凝土构件塑性铰特性值计算方法;应用MIDAS/GEN软件作为弹塑性分析工具,采用改进的剪力墙单元模型,自定义型钢混凝土构件塑性铰特性值,对30层高混合结构进行推覆分析,并与模型试验结果对比,结果表明：推覆分析所得基底剪力-顶点位移曲线与试验结果较符合,各构件塑性铰分布及状态与模型试验的裂缝分布及破坏模式符合较好,能够反映出混合结构各构件变形和结构整体承载力变化过程.     

基于OpenSees的填充墙RC框架结构数值模型

基于Open Sees软件建立填充墙RC框架结构数值模型,钢筋混凝土梁柱单元采用集中塑性单元,其中梁柱中部采用弹性梁柱单元,梁柱端部采用零长度弹簧单元来模拟塑性铰,采用改进的Ibarra-Medina-Krawinkler退化模型模拟塑性铰的非线性,采用两对等效角撑模型(仅受压)模拟填充墙,采用Ibarra-Medina-Krawinkler退化模型模拟填充墙的非线性,建立了填充墙RC框架结构的非线性数值模型,与单层单跨填充墙RC框架试件的低周反复加载试验结果进行对比分析,验证了建立的填充墙RC框架结构数值模型的正确性,为建立填充墙RC框架结构的抗地震倒塌能力评估研究奠定基础。     

2种纤维弹塑性梁单元特性

首先对2种基于纤维截面的弹塑性梁单元,即沿单元长度积分的纤维弹塑性梁单元和基于子单元法建立的带长度的纤维塑性铰弹塑性梁单元的本构特征进行了分析,然后以地震作用下一桥梁工程为例,从静力和动力2个方面对比了这2种单元的主要非线性特性.结果表明:前者可以模拟受力过程中沿单元长度方向截面刚度的连续变化,后者则可以体现双线性特征;带长度的纤维塑性铰弹塑性梁单元是对纤维弹塑性梁单元的一种较好的近似,但在动力分析中,如果有未屈服构件的显著影响,则会出现相对略大的差异.     

考虑翘曲变形的空间钢框架修正塑性铰模型

为了推导一种既能反映塑性沿构件截面扩展,又能反映塑性沿构件长度方向(轴向)扩展的空间钢框架二阶非弹性分析模型,基于连续介质力学有限变形理论和更新的拉格朗日列式,横向位移采用考虑剪切变形的三次插值函数,扭转角位移采用Hermite三次插值函数以计入截面翘曲影响,结合塑性铰方法和简化塑性区模型,利用扩展的Orbison屈服面模型,提出了一种用于钢结构高等分析的修正塑性铰模型。该模型可用于各种空间钢框架结构的双重非线性分析,具有较强的通用性。最后通过算例证明了本文提出梁—柱单元的精度和有效性。     

二次积分迭代法的钢筋混凝土框架非线性全过程分析

在分析了钢筋混凝土框架受弯构件，压弯构件显示非线性特征的主要原因的基础上，提出了对钢筋混凝土框架进行非线性全过程分析的二只分迭代法，此法充分考虑了钢筋混凝土材料的非线性特征，通过构件截面的应力应变关系，力和力矩的平衡，推导出一系列的迭代公式，迭代整体可以模拟裂缝开展，钢筋屈服，混凝土压碎，塑性铰产生，内力重分布等全部过程，将模拟模型引入框架的非线性分析的单元劲度矩阵，编写了框架非线性全过程的分析程序，对两层两跨受集中荷载的框架进行计算比较，所得结果与实测吻合较好。     

结构的二阶渐进弹塑性分析

提出一种渐进弹塑性铰模型，考虑构件塑性的渐进变化，构件的塑性发展通过弹簧的刚度变化来模拟，理论分析说明能在一定程度上弥补塑性区方法和塑性铰方法在工程分析中的不足，给出的算例说明了该模型有较大的实用价值。     

基于柔度法单元的钢框架结构连续倒塌分析

基于柔度法理论,运用OpenSees软件对钢框架结构的连续倒塌进行了全过程模拟分析,并采用柔度法单元对梁柱构件进行四段式划分,以实现对构件断裂的模拟.采用抽柱法,给出了结构连续倒塌的动力计算流程.以2个6层平面钢框架为数值算例,分析了结构失效点位移时程、构件塑性铰与断裂顺序,发现失效柱两侧的梁端部首先出现塑性铰,梁端断裂是框架发生整体倒塌的主要原因.最后通过与ABAQUS壳元分析结果及钢框架倒塌试验结果对比,验证了该方法的可行性与正确性,可在实际工程中应用.     

考虑跨中塑性铰的钢框架结构非线性分析

给出一种考虑跨中塑性铰的钢框架结构的非线性分析方法 ,该方法可以通过 1单元 /杆件来分析杆件上有分布荷载 ,从而可能会在杆件内部形成塑性铰的情形 .除此之外 ,该方法还可以考虑轴力的二阶效应、剪切变形、横截面塑化、残余应力、初始缺陷等几何和材料非线性因素的影响 ,既克服了塑性区法因单元划分过多而花费机时的缺陷 ,又弥补了塑性铰法不能考虑横截面塑化及仅在单元两端形成塑性铰的不足 .计算分析表明 ,结果令人满意 .     

混凝土框架结构非线性静力分析的随机模拟

考虑结构材料本构模型参数的随机性 ,利用非线性Push over随机模拟方法对混凝土框架结构进行了非线性静力反应的随机模拟分析 .研究结果表明 :混凝土本构模型中的参数随机性对混凝土结构不同力学指标的反应进程均有十分显著的影响 .混凝土框架结构的结构反应与塑性铰分布均具有不可精确预测的特性     

薄柔H形截面钢构件在横向冲击下的局部屈曲破坏

通过理论与有限元模拟相结合的方式研究了薄柔H形截面钢构件在横向冲击荷载作用下的局部屈曲变形。首先利用塑性铰线理论建立了受横向冲击荷载作用下刚塑性H形构件局部屈曲的理论模型,得到了构件的能量吸收与塑性铰转角的关系、局部变形、耗能等,并通过有限元模拟进行了验证;随后利用该理论模型重点分析了构件截面几何尺寸对平均力、能量吸收、比吸能等评价构件抗冲击性能的主要指标的影响。研究结果表明该模型可以较为准确地描述薄柔H形构件的局部屈曲破坏,能够更好地预测工程上类似结构的最终变形及能量吸收,为该类构件的抗冲击设计提供了理论支持。     

塑性铰法分析现浇楼板钢筋混凝土框架结构抗震性能

为提高建模和分析效率,提出通过修改梁端塑性铰属性来模拟楼板效应的方法。塑性铰法采用杆系单元建模,由梁与楼板的共同受力特性推导出梁端转角和弯矩承载力的关系,并以塑性铰属性的方式赋予整体杆系分析模型。应用该方法对1个典型的2层钢筋混凝土框架结构进行抗震性能分析,将计算结果与直接建立楼板的分析模型计算结果进行比较。研究结果表明:本文提出的塑性铰法能够有效的对楼板的作用效应进行模拟。     

基于改进IMK滞回规则的弯矩-曲率退化模型研究

提出一种基于改进IMK(Modified Ibarra-Medina-Krawinkler,ModIMK)滞回规则的RC柱弯矩曲率模型,并用于定义OpenSees中Beam With Hinges单元塑性铰区的截面.提出的RC柱截面弯矩曲率骨架曲线为三折线模型,给出了骨架曲线关键点计算方法.对62根RC柱试验值与计算值进行统计分析发现,其对RC柱屈服位移和纵筋屈曲时的位移都能进行准确地预测.采用的ModIMK滞回规则能考虑强度和刚度退化,以此模拟在反复荷载下塑性铰区强度和刚度退化.对RC柱低周往复试验和振动台试验的数值模拟与分析结果表明,所建立的弯矩曲率模型结合塑性铰单元可准确地模拟RC柱在地震下的响应.     

半刚性连接空间钢框架结构的二阶非弹性分析

将有限单元法与梁柱法相结合，建立了半刚性连接的空间钢框架结构的二阶弹塑性分析方法。该法综合考虑了几何、材料和半刚性连接效应。基于非线性连续介质力学理论和考虑剪切效应的稳定插值函数建立的严格三维梁柱单元刚度方程，包含了轴向、剪切、双向弯曲与扭转及其各耦合效应。三维单元简化塑性区模型可模拟塑性扩展，利用梁单元两端抗转弹簧来模拟半刚性连接效应。使用包括几何、材料和连接非线性的数值算例来检验文中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，利用该程序，每个构件只需一个单元即可准确预测三维结构的极限荷载与失稳模态，可提高结构非线性空间性能的分析效率。该程序可用于三维结构的多重非线性全过程分析，为建立高层钢结构的高等分析方法奠定了基础。     

混合式交错桁架结构抗震性能研究

通过对一个五层混合武交错桁架结构1/3模型的拟静力加载试验,得到该结构在水平反复荷载作用下的P-A滞回曲线和骨架曲线.分析了该结构的延性及变形能力,并通过应变分析得到主要构件的受力特征.最后利用ETABS软件非线性分析功能对该模型进行了Pushover分析,得出结构中构件塑性铰的产生和发展规律并与试验结果对比发现该结构体系破坏机理属于梁(桁架)铰机制.     

关于地震荷载作用下高层结构行为反应的Pushover分析

本文应用某大型有限元软件,对某一高层结构建立非线性有限元模型,采用静力非线性Pushover分析法,进行地震作用下结构行为的模拟,计算出了结构的动力特性,分析了结构塑性铰的形成过程和对结构的影响 最后对高层结构在地震作用下的响应规律进行了总结。     

空间钢框架结构的二阶渐进弹塑性分析

给出了空间钢框架结构几何非线性有限元列式，可以直接考虑单元的轴向扭转屈曲效应；在此基础上采用塑性流动理论并应用Orbison屈服面方程，得到了空间钢框架塑性铰分析的弹塑性刚度矩阵，用以对空间钢框架结构进行二阶弹塑性分析并可以考虑单元内塑性的发展和内力的重分布；在单元内部采用截面内力跟踪技术以考虑单元内部形成塑性铰的情况．给出的几个算例，说明该方法计算效率高，精度可靠，可以用于大型空间钢框架结构的高等结构分析。     

基于离散单元法的杆段纤维模型研究

目的为使离散单元法能够适用于钢筋混凝土梁柱构件在往复荷载作用下的非线性分析.方法在离散单元法中杆段多弹簧模型的基础上,提出了杆段纤维模型.该模型将梁柱构件划分为若干刚体单元,相邻单元间由多个混凝土与钢筋轴向纤维组成的纤维束连接.并建立单元位移与纤维变形、纤维内力与单元约束力之间的变换矩阵,以形成单元与纤维束的力-位移关系.混凝土与钢筋轴向纤维,分别采用相应材料的单轴应力-应变本构模型.并开发了基于杆段纤维模型的钢筋混凝土结构非线性分析程序DEM-COLLAPSE.对钢筋混凝土柱进行算例分析,并与有限元分析结果进行对比.结果实现了将杆段纤维模型用于低周往复荷载作用下钢筋混凝土柱的非线性性能模拟.杆段纤维模型的计算结果与有限元模拟结果及试验结果均较为吻合.杆段纤维模型中纤维数量对计算结果影响较小,截面纤维束划分方式取5×5或7×7较为合理.结论笔者提出的杆段纤维模型使得离散单元法能够模拟钢筋混凝土梁柱构件在断裂破坏前的非线性性能,并具有与有限单元法相近的计算精度,拓展了离散单元法的应用范围与计算能力.     

考虑塑性铰外移的消能减震结构动力时程分析

基于拟力法基本理论,建立了考虑塑性铰外移的消能减震结构计算模型,即把塑性铰的可能位置由构件端点移至距离两端一定长度处.通过数值算例对比分析了塑性铰外移前后结构动力时程响应的变化,验证了考虑塑性铰外移的必要性和重要性.与传统拟力法相比,保留了其存储空间小和计算速度快的特点,也使模型更具实际意义.     

Y形偏心支撑钢框架SAP2000非线性分析模型

为研究Y形偏心支撑钢框架结构的弹塑性性能,根据剪切耗能梁段恢复力特性和钢框架的力学性能,提出符合抗震规范的耗能梁段独立剪切铰参数的定义方法,建立Y形偏心支撑钢框架SAP2000非线性塑性铰分析模型.通过3个模型试件在循环荷载下的骨架曲线和有限元分析的PUSHOVER曲线的对比,论证模型的合理性.结果表明,本文提出的改进塑性铰模型能够较为合理地反映Y形偏心支撑钢框架结构的非线性性能.     

延性桥墩纵筋失稳长度的简化表达式

为了评估钢筋混凝土桥墩的极限水平位移,根据塑性铰区变形特性,合理确定塑性铰区长度是非常重要的.基于有限元分析,从理论上给出了桥墩根部纵筋失稳时的长度,并与实验结果进行了比较.通过纵筋失稳分析结果,提出了考虑到材料非线性时桥墩纵筋失稳长度的简化表达式.使用该表达式,可简单推算反复荷载作用下的钢筋混凝土桥墩纵筋失稳长度.