基于连接单元法的半刚性钢框架计算

采用连接单元法,考虑连接柔性的影响,推导出半刚性框架梁柱的刚度矩阵及半刚性梁的固端弯矩.经试算,该方法可用于半刚性框架内力分析.     

考虑施工过程对多高层结构内力的影响

多高层建筑的结构自重是逐层施加的,施工过程中结构自重只作用于已施工完成的结构上,对上层未建结构内力无影响,而常规设计方法是以整体结构为计算模型进行设计计算,因此设计的计算模型与实际施工情况不吻合,结构内力的设计值将与实际值出现偏离.本文根据结构力学原理以多高层框架为研究对象建立了采用常规设计法计算所得的梁、柱弯矩偏离实际值大小的相对差公式.进而分析了结构的层数、结构的跨数、梁柱线刚度比、结构的自重荷载等各种因素对框架梁、柱弯矩偏离实际值的影响.当采用常规设计法以整体结构为计算模型时,由本文提供的梁柱弯矩相对差曲线对结构各构件控制截面处内力进行修正,可以满足设计的要求.     

超长框架结构温度作用研究

针对超长混凝土结构的特点,给出结构温度效应计算时最大正、负温差取值方法建议,分别对施工阶段与正常使用阶段进行验算。建立了多层框架结构温度计算简化模型,研究温度内力沿结构竖向的变化规律。将桩基础作为具有水平刚度与转动刚度的弹簧,考虑基础刚度对结构底层抗侧刚度的影响。结合多层超长框架结构算例,分析了基础刚度与设防烈度对结构变形、楼板应力、框架梁和框架柱内力的影响。计算结果表明：在温度作用下,结构中部楼板应力分布较为均匀,端部楼板应力变化较大,楼板最大应力发生在框架柱周边;框架梁轴力分布中间大、两端小,框架柱内力由外向内逐渐减小;对于多层超长框架结构,首层结构由温度作用引起的变形与内力最大,2层及以上各层结构的温度效应迅速减小;柱底嵌固条件对温度效应影响显著,随着基础刚度增大,对框架柱的约束程度逐渐提高,温度作用产生的内力增大,层间位移角减小;随着抗震设防烈度提高,竖向构件截面尺寸与结构侧向刚度随之增大,温度效应逐渐增强。     

带穿层柱钢框架结构受力机理研究

为了研究带穿层柱框架结构的受力机理,将穿层柱高度范围的剩余框架视为子结构,采用广义反弯点法(D值法)确定结构的侧向刚度.考虑穿层柱占比、穿层柱高度对结构侧向刚度比、自振周期、构件内力以及层间位移角的影响,给出了实用的评估方法.通过考虑同层框架柱相互作用的影响,合理确定有侧移框架穿层柱的计算长度系数.分别采用静力弹塑性分析与动力弹塑性时程分析对带穿层柱框架结构进行罕遇地震作用分析.计算结果表明:随着穿层柱数量与穿层柱高度增大,结构的侧向刚度比减小,基本自振周期延长,最大层间位移角增大,柱剪力分配显著变化;穿层柱顶楼层框架梁轴力存在突变,该层楼盖在协调结构变形与内力分配方面具有较大作用,在设计时需要适当加强;在确定有侧移框架穿层柱的计算长度时,可考虑同层框架柱相互作用的影响,对穿层柱的计算长度系数进行修正;穿层柱的弹性刚度较小,在罕遇地震作用下进入塑性较晚,故此其分担的剪力显著增大;随着穿层柱数量减少、穿层柱高度增大,塑性阶段剪力分担率增幅加大.提出的基于穿层柱数量与穿越层数的地震力放大拟合计算式,可用于穿层柱塑性阶段剪力占比放大倍数估算.     

半刚性连接钢框架关键柱破坏后动力响应分析

框架中关键柱破坏后,节点的连接刚度将会影响剩余结构的内力重分配及动力响应。建立了9层Benchmark钢结构模型,以端部约束系数r为参数,采用拆除构件法对关键柱破坏后结构体系的动力响应进行了分析,同时分析了不同位置柱破坏对结构体系的影响。分析结果表明:与失效柱相连处的梁其靠近失效点的梁端弯矩随节点连接刚度的增加并无明显变化规律,远离失效点的梁端弯矩随节点连接刚度的增加而增大;与失效柱相连处的梁中轴力随节点连接刚度增大而急剧减小,节点连接刚度大于一定值时,梁中轴力变化不明显;节点连接刚度的提高可以减小结构中关键构件的内力及变形,提高结构的抗倒塌能力。     

张拉施工方案对预应力混凝土多层框架柱设计的影响

多层预应力混凝土框架结构的施工多采用“逐层浇筑,逐层张拉”的施工方案,而现行设计方法是假定“整体浇筑,整体张拉”的施工方案进行设计计算,显然设计的计算模型与关际施工方案不吻合。由于在“逐层浇筑,逐层张拉”时,下层张拉对上层未建结构内力无影响,因此结构内力的设计值与实际值将出现偏离。根据结构力学原理分别建立了现行设计法中预应力综合弯矩和次弯矩偏离实际值大小的相对差公式;结合施工的具体情况对预应力混凝土框架柱进行了计算分析,框架柱内力的设计值偏离实际值的大小受张拉施工方案、所在层、所处部位、结构的跨数、梁柱线刚度比、荷载等各种因素的影响。     

支撑屈服后屈曲约束支撑框架损伤集中效应分析

屈曲约束支撑(BRB)屈服后刚度较低,某一层或几层BRB率先屈服会造成屈曲约束支撑框架(BRBF)进入弹塑性阶段后不同楼层间刚度的突变,框架弯矩会重分布,进而影响框架的损伤机制。为此,提出框架基于柱端弯矩比的强柱弱梁计算公式,公式表明：当框架节点下部与上部柱端弯矩同号相等时,柱梁承载力比需求最小为1;当弯矩反向相等时,需求则为无穷大;通过分析楼层间BRB刚度比对两层BRBF弯矩分布的影响,说明BRBF中某层支撑屈服会导致该层节点下部与上部柱端弯矩比发生较大的改变,节点上部柱端弯矩甚至反向增大;综上,支撑屈服后BRBF易出现层间柱铰机制。最后,通过算例验证提出的强柱弱梁计算公式和BRBF弯矩分布规律,同时表明：当BRB-框架刚度比较大或者框架柱梁承载力比较小时,BRBF损伤集中效应较为明显。     

顶层柱顶和底层柱脚铰接框架柱侧移刚度

一、概况用D值法计算框架及其位移时,首先要计算框架柱侧移刚度D值.底层柱脚固定和铰接框架柱、顶层铰接框架柱、底层柱脚铰接带联梁框架柱的侧移刚度D值计算公式,见文[1-4].本文根据规则框架柱侧移刚度D值计算的基本假定,经过分析推导,得出顶层柱顶和底层柱脚铰接框架柱侧移刚度D值计算公式,为计算该类框架的内力和位移提供了条件.二、恻移刚度D值计算的基本假定(1)计算柱及其上下相邻柱的线刚度i_c值相同;(2)计算柱及其上下相邻柱的弦转角(?)相同;(3)计算柱及其相邻各杆杆端的转角θ相同;(4)只考虑水平位移,不考虑竖向变形.     

多遇地震作用下板式楼梯与框架共同工作性能研究

针对目前地震作用下板式楼梯框架地震反应研究不足的现状,本文建立了不含楼梯和含两个板式楼梯的两个5层钢筋混凝土框架模型,并进行了多遇地震作用下的弹性时程分析,讨论了板式楼梯与框架共同工作时对框架梁柱内力的影响以及楼梯各构件的地震反应,结果表明,直接与楼梯构件连接的框架梁柱的内力受到较大影响,楼梯梁、梯柱以及梯板的内力绝对值相比静力计算的值有明显增大,梯板存在较大拉压力。     

钢框架-内填薄钢板墙梁柱节点受力性能的研究

采用大型通用非线性有限元软件ABAQUS 6.10对节点域腹板厚度不同的三跨三层框架-薄钢板墙模型进行了数值分析,对节点域腹板的受力性能和节点左右梁端、上下柱端的受力机理进行研究。结果表明,节点域腹板两侧贴焊板补强,塑性变形发生在节点两侧梁端,节点域腹板未补强时,塑性变形集中在节点域腹板;受压柱的节点域腹板受力更为不利;钢板墙拉力场减小了受压柱节点上柱端弯矩,增加了其下柱端弯矩,当层间侧移角大于2%时,节点上下柱端弯矩大小趋于相同;拉力场减小了节点上柱端剪力,增加了下柱端剪力,当层间侧移角大于0.5%时,节点两端剪力变化变缓;数值计算和理论分析表明,《钢结构设计规范》柱腹板节点域抗剪计算公式能够满足框架-钢板墙节点域腹板的计算。