浅谈结构弹塑性分析中的混凝土构件模型

首先对结构弹塑性分析、结构弹塑性分析中的混凝土构件模型等进行了阐述,并且通过对一个简单框架结构进行弹塑性动力时程分析说明了构件模型选择对分析结果的影响,最后提出了相关结论及建议。     

动力弹塑性分析在大型火电厂主厂房结构中的应用

基于混凝土损伤塑性模型和直接积分算法对一大型火电厂主厂房结构进行精细的动力弹塑性分析,研究主厂房结构在地震过程中的变形性能、刚度退化规律和薄弱位置分布,给出主厂房结构整体弹塑性性能的量化指标;研究错层处构件和带"强梁约束"剪力墙等典型构件的破坏特征;并将动力弹塑性分析结果与缩尺比为1∶7的拟动力试验结果进行对比。动力弹塑性分析结果与试验结果吻合良好,验证了动力弹塑性分析的准确性与可行性。     

考虑应变率效应的钢筋混凝土框架结构弹塑性地震反应分析

利用有限元软件ABAQUS对钢筋混凝土框架结构构件中混凝土应变率进行了分析,将梁、柱的弹塑性在应力-应变层次上进行模拟;研究了多维地震输入下应变率效应对钢筋混凝土框架结构弹塑性地震反应的影响以及同一地震波不同峰值加速度下钢筋混凝土弹塑性地震反应的应变率相关性,对比分析了考虑应变率与未考虑应变率下的弹塑性地震反应的差别。研究结果表明:框架柱的应变率明显大于框架梁,并且上部构件的应变率小于下部构件,构件跨中截面的应变率小于端部截面;考虑应变率效应时结构的位移反应、基底剪力和弯矩发生改变,峰值加速度较大的地震波作用下应变率效应更为显著,应变率效应对钢筋混凝土框架结构弹塑性地震反应存在一定的影响,尤其对强震下结构进行抗震分析时应适当予以考虑。     

静力弹塑性分析在唐山第三空间综合体工程结构抗震优化设计中的应用

利用静力弹塑性分析对拟建结构进行抗震性能设计,分析结构在地震作用下从构件到结构多层面的弹塑性性能,方法概念清楚,实施相对简单。以一框架-剪力墙高层建筑为例,利用SAP2000软件对结构进行静力弹塑性分析,评估结构的抗震性能,考察结构方案的合理性、经济性,重点关注转换构件、错层柱、底部剪力墙、连梁等关键部位的塑性发展情况,为结构设计优化提供依据。     

设防地震作用下对房屋结构进行弹塑性时程分析

文章针对某项目结构的特点,设防地震作用下(中震),采用EPDA软件进行了模型的弹塑性时程分析,考察在设防水准地震作用下结构弹塑性的发展历程和构件的损伤程度,并对构件能否达到预期性能目标进行校核。     

端部铰接初弯曲构件弹塑性本构关系研究

提出"弧长不变量准则",建立了初弯曲构件中点挠度与杆弦长的关键关系式,从而建立了初弯曲构件应力-杆长的弹塑性本构关系。根据曲杆本构关系,研究了初弯曲和长细比对初弯曲构件极限承载力的影响,研究了初弯曲对六角星桁架弹塑性屈曲荷载的影响。研究表明,建立的曲杆弹塑性本构关系可有效描述初弯曲构件的力学特性,适用于初弯曲构件结构的弹塑性屈曲分析。     

某超限高层框支剪力墙结构的动力和静力弹塑性分析

本文根据某超高层框支剪力墙结构为例,用三维弹塑性分析软件Perform-3D分别进行了弹塑性时程分析和静力弹塑性分析,将得到的整体反应结果和构件损伤情况进行了对比。结果表明,两者一致的揭示了结构弹塑性反应的基本特点,主要反应指标吻合较好。同时需要指出的是,静力弹塑性分析得到的底部破坏情况较时程分析的结果更为严重,而弹塑性时程分析则反映出上部楼层更严重的损伤程度。     

某超限高层框支剪力墙结构动力和静力弹塑性分析

以某超高层框支剪力墙结构为例,用三维弹塑性分析软件Perform-3D分别进行了弹塑性时程分析和静力弹塑性分析,将得到的整体反应结果和构件损伤情况进行了对比。结果表明,两种分析均揭示了结构弹塑性反应的基本特点,主要反应指标吻合较好。同时需要指出的是,静力弹塑性分析得到的底部破坏情况较时程分析的结果更为严重,而弹塑性时程分析结果则反映上部楼层的损伤程度更严重。     

轴心受压构件弹性与弹塑性对比分析

介绍了几种常用的混凝土弹塑性本构关系的数学表达式，利用混凝土弹性与弹塑性的本构关系，结合算例对轴心受压的钢筋混凝土构件进行了数值上的对比分析，提出了混凝土的塑性性质对构件的影响。     

唐山第三空间综合体结构设计

唐山第三空间综合体项目为复杂高层建筑,涉及承受错层梁板作用的框架柱、因竖向构件不连续而形成的转换梁以及方向各异的大跨度悬挑阳台梁板、地下车库的三角形柱网布置等结构构件形式。设计过程中进行了多遇地震的弹性分析及中震、罕遇地震静力弹塑性分析,根据静力弹塑性分析结果对结构进行了优化,从而在实现结构的抗震设防性能目标的同时,尽可能兼顾结构构件的经济性。     

有摇摆柱的钢框架结构整体稳定性能分析

首先简要介绍了钢框架稳定设计中采用的两种方法并进行对比,然后采用通用有限元软件ANSYS对某具体工程实例进行了完善结构和有缺陷结构的几何非线性和几何及材料双重非线性整体稳定性分析,总结出轻型钢框架结构整体稳定性的特点,为类似工程的稳定设计提供参考。     

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。     

国家体育场大跨度钢结构罕遇地震性能分析

采用杆端塑性铰模型、动力弹塑性分析法和静力弹塑性分析法对国家体育场大跨度钢结构罕遇地震作用下的性能进行了分析。三维动力弹塑性分析的输入包括4组地震记录和1组人工地震波;静力弹塑性分析包括单向、双向和三向推覆共12种工况。结果表明,罕遇地震作用下,国家体育场大跨度钢结构最大位移小于其限值;主结构的塑性铰主要出现在桁架柱,数量很少,且屈服程度较轻;次结构的塑性铰数量少,极少数铰的强度下降至残余强度;结构的整体刚度没有下降,承载能力未达到最大。国家体育场大跨度钢结构设计达到了预定的抗震设防性能目标。对静力和动力弹塑性分析两种方法的结果进行了比较,探讨了静力弹塑性分析合适的加载模式,为大跨度钢结构的静力弹塑性分析提供了参考。     

圆管截面两铰圆弧纯压拱的平面外稳定性及设计方法

拱的平面外稳定极限承载力设计一直没有成熟的设计方法及规范指导。通过分析两铰圆管截面圆弧钢拱的平面外弹性屈曲性能,指出Timoshenko未考虑翘曲的经典解与有限元分析结果吻合很好。在弹塑性平面外稳定性分析的基础上,借鉴单轴对称截面轴心受压构件的弯扭屈曲设计方法,提出以面外屈曲荷载对应的正则化长细比为参数进行面外稳定性设计的方法。借鉴我国GB 50017—2003《钢结构设计规范》中柱子曲线的表达式,建立纯压两铰圆管截面圆弧拱稳定承载力的实用计算公式及设计曲线。     

南京禄口国际机场T2航站楼结构设计

介绍了南京禄口国际机场T2航站楼的结构体系、设计方法和分析结果,着重阐述了密切配合建筑造型和空间需求确定钢屋盖结构体系的过程。提出了屋盖相连的分块混凝土结构整体分析的近似方法和非均布式预应力筋布置方式缓解大尺度混凝土结构温度应力的措施;基于显式积分方法进行了整体结构动力弹塑性分析,采用瞬态动力时程分析方法对屋盖钢结构进行了结构连续性倒塌分析,利用荷载-位移全过程跟踪技术对Y形柱进行了整体稳定性分析,最后对几个关键性节点的做法进行了介绍。     

竖向荷载和水平荷载共同作用下钢管拱平面内稳定承载力设计研究

采用二阶弹塑性有限单元法对竖向荷载和水平荷载共同作用下的圆形截面两铰抛物线钢管拱的平面内稳定承载力进行研究。考虑材料非线性、残余应力、初始几何缺陷、矢跨比和长细比等因素对钢管拱平面内力稳定承载力的影响。结果表明：残余应力对其竖向承载力影响很小;初始几何缺陷会显著降低中等长细比钢管拱的承载力;矢跨比和长细比是影响钢管拱承载力的重要因素,但拱的竖向承载力并不随矢跨比和长细比的均匀变化而变化。研究竖向荷载和水平荷载共同作用下两铰抛物线钢管拱达到平面内极限状态时的N-M相关关系,并拟合两铰压弯抛物线钢拱承载力N-M相关关系统一表达式。提出了竖向荷载为全跨均布和半跨均布荷载,同时考虑水平方向荷载作用的两铰抛物线钢拱平面内整体稳定承载力设计建议,可供相关设计问题参考应用。     

剪切刚度层模型恢复力特性骨架线的简化计算法

本文提出了确定剪切刚度层模型恢复力特性骨架线的简化计算法。以北京国贸中心高层钢结构为例，用简化法和弹塑性荷载增量法计算了层恢复力特性骨架线，用这两种骨架线进行了弹塑性时程分析，两者的结果比较接近。简化法确定的骨架线适用于高层建筑钢结构在大震作用下的安全验算。     

无锡会展中心钢结构屋盖稳定分析

本文对无锡会展中心大跨度钢结构屋盖进行稳定性分析,分析内容包括单榀空腹桁架的线性屈曲分析、带初始缺陷的几何非线性屈曲分析和几何非线性弹塑性屈曲分析.分析结果表明:几何非线性和初始缺陷对空腹桁架的稳定性影响比较小,而材料非线性对稳定性的影响比较明显.依据分析结果,本工程采取相应的技术措施.对采取技术措施后的结构进行稳定分...     

纯压圆弧形钢管桁架拱平面内稳定性能及设计方法

目前针对钢管桁架拱平面内稳定性能及承载力的研究较少,缺少相应的设计方法。提出了钢管桁架拱截面剪切刚度表达式,考虑剪切变形的影响推导了纯压两铰圆弧桁架拱屈曲荷载的简化计算公式以及换算长细比表达式。基于有限元方法,全面分析了截面高宽比、矢跨比、腹杆夹角及腹杆截面尺寸等不同参数对平面桁架拱和空间桁架拱弹性屈曲性能的影响,结果表明采用简化公式与有限元分析结果吻合良好。借鉴实腹拱和格构柱的稳定设计方法,采用大挠度弹塑性有限元法系统研究了平面及空间纯压桁架拱的相关稳定承载力,发现节间弦杆长细比与桁架拱整体长细比的比值是衡量局部稳定对整体稳定影响的关键参数,在此基础上提炼出纯压桁架拱的相关作用影响系数,并拟合得到了纯压桁架拱的稳定设计曲线,从而为一般荷载作用下压弯桁架拱的稳定承载力的设计奠定了基础。     

压弯圆弧拱平面外稳定承载力设计方法

在均匀受压及受弯圆弧拱平面外稳定设计理论成果的基础上，采用大挠度弹塑性有限元分析方法，对压弯圆弧拱的平面外稳定承载力进行研究；考虑了钢拱几何参数、拱脚条件、截面形式、荷载组合等因素的影响，以有限元算例为依据，建立了压弯圆弧拱平面外稳定承载力的实用设计方法。研究表明：从圆弧拱的内力分布角度出发，通过引入轴力平均值、拱中段1/3弧长范围内最大弯矩以及考虑弯矩不均匀变化的受弯稳定系数等参数，建立基于稳定承载力N-M相关公式，在各种拱脚条件及复杂荷载组合工况下均具有较好的适用性。