薄壁截面杆件的自由扭转变形能力比较

近些年建筑行业对薄壁杆件的应用在迅猛增加,冷弯形成的各种杆件以及焊接、热轧薄壁杆件在钢结构中比比皆是。本文进行对比研究相同材料用量下工字形、T形开口薄壁截面杆和圆形、箱型、三角形闭口薄壁截面杆在自由扭转时的变形能力,分析了相同材料用量下工字形、箱形和三角形薄壁截面杆高宽比对截面扭转变形能力的影响。     

考虑畸变的开口薄壁构件变形方程及其应用

为简化考虑截面畸变的薄壁杆件力学分析,提出一种把薄壁杆件拆分为两个较简单的部分分别分析、按需综合的方法。该文重点探讨截面畸变变形的效应分析:首先基于薄板小挠度弯曲理论,建立矩形板条的面外弯曲变形方程,然后适当简化截面畸变的变形形式和平衡条件,实现反映开口薄壁杆件畸变和扭转性能的"板件面外弯曲综合抗力体系"分析,最后与另文探讨的薄壁杆件"板件面内拉弯综合抗力体系"的分析进行综合,建立考虑截面畸变的开口薄壁杆件常微分变形方程。与目前较为常用的广义梁理论及有线条法相比,该方法无需进行截面正交分析或假定变形沿杆长的分布。为提高方法的实用性,文中还基于该变形方程,探讨了薄壁杆件单元刚度方程等矩阵位移法诸实现要件,据此编制的通用程序计算结论与基于壳单元的ANSYS软件算例结论吻合良好。     

钢筋混凝土筒体结构弹塑性地震反应分析

本文提出了一种用于筒体高层结构弹塑性地震反应分析的杆系——柱壳计算模型。应用样条函数对薄壁筒子结构进行分析,根据增量理论,推导了薄壁筒子结构的弹塑性矩阵及刚度矩阵。推出了框架筒中空间杆件考虑剪切变形、几何非线性和材料非线性的单元刚度矩阵。编制了计算程序,通过计算例题,验证了方法的可行性及正确性。     

任意截面形状薄壁压杆的稳定

根据位移变分原理,本文用一个称作为样条有限杆元法的综合方法对任意截面形状的薄壁压杆进行屈曲分析.提出了一个经过变换的三次B样条函数来模拟薄壁压杆横截面纵向翘曲位移.屈曲分析考虑了反映剪力滞后现象的杆壁中面上剪应变的影响.与经典理论及有限单元法的结果比较,表明本文方法能够灵活、精确和有效地进行薄壁杆的稳定分析.数值算例的快速收敛说明了本文数值结果的可靠性.     

基坑工程钢支撑系统的横向承载能力分析

本文以某工程事故为背景，根据薄壁杆件结构理论，以杆系结构非线性有限单元法和子空间迭代法等数值方法为计算内核，编制了工程应用软件。并采用软件对基坑工程中的钢支撑系统的横向承载能力进行了分析研究，对基坑支护工程的钢支撑系统的设计施工有一定的参考价值。     

薄壁杆系结构自由振动精确求解的动力刚度法

将动力刚度法应用于薄壁杆系结构自由振动的分析.采用常微分方程求解器COLSYS求解薄壁杆件单元动力刚度所满足的常微分方程边值问题获得单元动力刚度的数值精确解,基于COLSYS求解单元动力刚度的网格采用Wittrick-Williams算法获得单元固端频率的计数,调用COLSYS求解单元动力刚度对频率的导数所满足的常微分方程边值问题获得其数值精确解.由此建立起薄壁杆系结构自由振动精确求解的导护型牛顿法,求得精确的频率和振型.本文数值算法的计算结果与文献以及ANSYS软件的计算结果吻合很好,表明本文方法准确、可靠、有效,可进一步推广应用于其他复杂结构自由振动的分析.     

分段降刚度法--混凝土杆系结构的一种简化试验分析方法

针对预应力混凝土和钢筋混凝土超静定杆系结构试验中进入非弹性状态后的结构内力难以准确测定的事实,本文提出了一种用于试验结构内力分析的简化方法——分段降刚度法。该方法根据试验中观测到的各杆件区段的受力状态,将各杆件依其刚度退化程度分为有限区段,并设定各区段刚度退化相对水准;再以试验中准确测得的关键变形量为校准点,经多次调试找到能给出该关键变形量的各杆件刚度降低系数;并认为用各杆件区段降低后的刚度经弹性分析求得的内力能反映试验结构的真实内力。经与一榀两跨单层大尺寸预应力框架考虑内力重分布的试验结果对比,初步证明本文所提方法有效。     

某工程实例的减震分析比较

采用空间杆系模型在弹塑性范围内对多层框架减震结构进行了动力分析。对隔震层杆件,更细致地考虑了橡胶垫的变形阶段。介绍了减震结构的动力特性,计算了结构在地震作用下的地震反应;分析了减震结构在连续经历多次地震时是否仍然能够减震的问题。     

双肢缀板钢格构立柱的整体稳定分析

考虑断面剪力影响后 ,按刚度等效的原则 ,将双肢缀板钢格构立柱等效为闭口薄壁杆件 ,应用Vlasov薄壁杆件理论分析其整体稳定。文中的方法计算简便。大量实践证明了本文方法的正确性和可行性     

关于弹性薄壁杆件翘曲变形的讨论 一 基本概念与基本假定

在弹性薄壁杆件中,计算翘曲变形的理论常以“刚性周边”假定为基础,不考虑周边形状的改变.本文认为,在开口薄壁杆件中,“周边形状改变”与“周边形状不变”的翘曲变形都是同等重要的翘曲变形,不计前者是不恰当的;在闭口薄壁杆件中,在此假定的基础所导出的结论与实际不符。本文在中直线假定的基础上,用转角向径表示截面上各板的转角,用弯矩矢量表示各板的内力,使翘曲变形的基本方程的力学涵义和几何意义更为直观,从而较方便地导出计算各种翘曲变形的方法和结论.本文认为,在薄壁杆件中,不仅一对等值反向弯矩应组成力因素——双力矩;一对等值反向的双力矩,也应组成新的力因素——四力矩.同理,在截面图形中,不仅存在描述截面是否发生刚性扭转的扭转中心,而且存在描述截面是否发生相对扭转的双扭中心.它们都是同等重要的几何点.本文在建立新概念时,力求形象具体,推理方法尽量和计算平面变形的方法相同,使翘曲变形的计算和平面变形的计算能和谐地衔接成一体.目前,在工程中,随着材料质量的提高,溥壁杆件的应用更广,进一步探讨薄壁杆件的计算问题在实用上是有意义的.     

基于哈密顿理论的薄壁杆件稳定性分析

从薄壁杆件弯扭耦合变形的经典理论出发,由产生变形相等的原则引入等效荷载,进而导出薄壁杆件稳定分析时的方程组;通过引入对偶变量,将问题的求解体系从拉格朗日体系导入哈密顿对偶体系,从而建立薄壁杆件稳定问题的哈密顿正则方程。然后,采用二分法和精细积分法求出临界荷载高精度的数值解,与算例结果比较吻合,验证了本方法的可靠性与可行性。本方法可方便地用于变截面薄壁杆件的计算,同时也适用于高层建筑中,可简化薄壁杆件的构件或结构。     

关于弹性薄壁杆件翘曲变形的讨论 五 闭口薄壁杆件的翘曲变形

在弹性薄壁杆件中,计算翘曲变形的理论常以"刚性周边"假定为基础,不考虑周边形状的改变.本文认为,在开口薄壁杆件中,"周边形状改变"与"周边形状不变"的翘曲变形都是同等重要的翘曲变形,不计前者是不恰当的;在闭口薄壁杆件中,在此假定的基础所导出的结论与实际不符。本文在中直线假定的基础上,用转角向径表示截面上各板的转角,用弯矩矢量表示各板的内力,使翘曲变形的基本方程的力学涵义和几何意义更为直观,从而较方便地导出计算各种翘曲变形的方法和结论.本文认为,在薄壁杆件中,不仅一对等值反向弯矩应组成力因素--双力矩;一对等值反向的双力矩,也应组成新的力因素--四力矩.同理,在截面图形中,不仅存在描述截面是否发生刚性扭转的扭转中心,而且存在描述截面是否发生相对扭转的双扭中心.它们都是同等重要的几何点.本文在建立新概念时,力求形象具体,推理方法尽量和计算平面变形的方法相同,使翘曲变形的计算和平面变形的计算能和谐地衔接成一体.目前,在工程中,随着材料质量的提高,溥壁杆件的应用更广,进一步探讨薄壁杆件的计算问题在实用上是有意义的.     

关于弹性薄壁杆件翘曲变形的讨论 三 开口四板杆件的翘曲变形

在弹性薄壁杆件中,计算翘曲变形的理论常以"刚性周边"假定为基础,不考虑周边形状的改变.本文认为,在开口薄壁杆件中,"周边形状改变"与"周边形状不变"的翘曲变形都是同等重要的翘曲变形,不计前者是不恰当的;在闭口薄壁杆件中,在此假定的基础所导出的结论与实际不符。本文在中直线假定的基础上,用转角向径表示截面上各板的转角,用弯矩矢量表示各板的内力,使翘曲变形的基本方程的力学涵义和几何意义更为直观,从而较方便地导出计算各种翘曲变形的方法和结论.本文认为,在薄壁杆件中,不仅一对等值反向弯矩应组成力因素--双力矩;一对等值反向的双力矩,也应组成新的力因素--四力矩.同理,在截面图形中,不仅存在描述截面是否发生刚性扭转的扭转中心,而且存在描述截面是否发生相对扭转的双扭中心.它们都是同等重要的几何点.本文在建立新概念时,力求形象具体,推理方法尽量和计算平面变形的方法相同,使翘曲变形的计算和平面变形的计算能和谐地衔接成一体.目前,在工程中,随着材料质量的提高,溥壁杆件的应用更广,进一步探讨薄壁杆件的计算问题在实用上是有意义的.     

薄壁梁元几何非线性分析模型的研究

本文在非线性空间梁元力学模型的基础上，考虑薄壁杆件扭转的影响，利用虚功原理导出了薄壁梁元几何非线性刚度矩阵。其中几何刚度矩阵由轴向力、双向弯曲和截面翘曲的影响组成。根据本文导出的分析模型编制了相应的结构分析程序。算例表明，本文导出的薄壁梁元几何非线性分析模型能较好地反映出薄壁构件的受力特点，可用于薄壁杆件组成的结构的非线性分析。     

开口薄壁杆的板件面内拉弯综合抗力体系

针对薄壁杆件力学分析较为复杂的问题，讨论了一种把开口薄壁杆的分析拆分为2个较简单部分的方法。针对薄壁中面内荷载效应的分析问题，首先在适当简化基本应力应变条件的基础上，按平面应力问题分析单肢板件面内荷载效应，然后对其进行向量综合，得到反映开口薄壁杆轴向伸缩、弯曲及翘曲性质的“板件面内拉弯综合抗力体系”及其变形方程；探讨了刚度方程的建立及其计算特点，并与经典理论进行对比。分析表明，在板件面内弯矩定义中引入板件间纵向相互作用力，可简化该体系分析过程和结论，使之具备与平面弯曲问题一致的形式。作为应用举例，推导了求解薄壁截面主轴方向、主轴惯性矩、弯心坐标、主扇性惯性矩的线性方程组，剖析了经典理论中这些截面几何特性对于计算的意义及其效率。     

杆系钢结构弹塑性变形实用分析法

本文基于Clough双分量模型的思想,提出了钢杆件弹塑性单元刚度分析的瞬态广义Clough模型概念,结合考虑几何非线性,建立了杆系钢结构弹塑性变形实用分析方法。通过钢刚架模型试验的分析,验证了本文分析方法的有效性,同时指出了几何非线性对杆系钢结构弹塑性变形分析结果的影响。     

分析高层建筑结构的新模型:空间杆─墙组元模型

引言近年国内分析高层建筑结构的计算软件主要采用三种计算模型，这三种模型在分析梁、柱时都采用空间杆单元，最重要的区别在于如何分析剪力墙。第一种模型为薄壁杆件模型[1]。这种模型以古典薄壁杆件理论作为分析依据。薄壁杆件与普通杆件的差别在引人翘曲（扭转角沿纵轴的导数）作为额外未知量，考虑非平面变形的影响。它有适用各种平面布置、未知量少、对规则结构精度足够的优点，是目前应用最广泛的模型。对分析高度较大，结构布置特别是竖向布置规则的高层结构（如筒中筒结构、框简结构等），这种模型被公认为较理想的模型。但是在用…     

初弯曲对杆件动力性能的影响

探讨初弯曲对杆件动力性能的影响问题，采用弹性稳定理论分析杆有初弯曲和初偏心时，对杆件动力稳定性的影响。实例表明，随着杆件初弯曲的增大，其杆件振幅值随之成比例增大，其杆件动力稳定性也随之降低。根据分析结果，提出了实际工程中减小或防止杆件初始缺陷的具体措施，可供实际工程应用时参考。     

桁架式斜拉桥——盐水河大桥的计算结果分析

湖北省盐水河大桥为单塔斜拉式桁架桥。通过建立桥梁空间模型,计算了3种荷载组合下上弦杆、下弦杆、中腹杆、拉腹杆和压腹杆等杆件的应力及弯矩,给出了不同荷载组合下桥梁墩、台的支撑反力,列出了考虑活载作用后不同位置处杆件及桥面的位移变形计算结果。桁架受力分析结果说明斜拉桁架具有明显的斜拉桥特性;通过支座反力分析,采用预先施压方法有效解决桥台负反力问题。最后简单介绍了该桥的施工方法。     

纯压或纯弯薄壁杆件的稳定分析

根据位移变分原理,本文提出一种纯压或纯弯薄壁杆件稳定分析的新单元。稳定分析考虑了壁中面上剪应变的影响,能很好地描述剪力滞后现象,采用线性函数作为横截面翘曲位移的插值函数。本方法适用于任意横截面形状和任意边界条件的薄壁杆件。数值算例的结果表明本方法灵活、精确和有效。