改进塑性铰法在钢框架高级分析中的应用

改进塑性铰法是一种简化的高级分析方法。该方法能够考虑结构及构件的二阶效应、几何缺陷和残余应力等多种非线性因素的影响，还可以考虑连接的半刚性性能。改进塑性铰法已可用于平面钢框架的高级分析和设计，对空间钢框架的高级分析尚有待发展。详细介绍了实用的改进塑性铰法对各种非线性因素的处理办法，及平面框架分析向空间框架分析扩展的实用方法．并讨论了当前改进塑性铰法高级分析亟待解决的问题。     

改进塑性铰法在钢框架高级分析中的应用

改进塑性铰法是一种简化的高级分析方法。该方法能够考虑结构及构件的二阶效应、几何缺陷和残余应力等多种非线性因素的影响,还可以考虑连接的半刚性性能。改进塑性铰法已可用于平面钢框架的高级分析和设计,对空间钢框架的高级分析尚有待发展。详细介绍了实用的改进塑性铰法对各种非线性因素的处理办法,及平面框架分析向空间框架分析扩展的实用方法,并讨论了当前改进塑性铰法高级分析亟待解决的问题。     

塑性铰的布置方式对铰接钢框架Push-over分析的影响

本文对铰接钢框架的受力特点进行了分析,提出了对塑性铰传统布置方式的改进方案。通过对具体算例采用本文推荐的塑性铰布置方式进行Push-over分析,验证了采取此种布置方式的合理性;同时得出了针对铰接钢框架进行Push-over分析时,梁跨中产生塑性铰的规律;并且对铰接钢框架结构运用两种塑性铰布置方式进行Push-over分析的结果进行了比较。     

钢框架高等分析综述

本文简要介绍了钢框架结构体系的发展现状以及现行钢结构设计方法的局限性,引出高等分析的设计理论,并介绍了高等分析方法,具体阐述了其中应用最广泛的精细塑性铰法。说明了钢框架设计过程中高等分析的优越性。     

钢管混凝土框架的非线性分析

建立数值程序,对钢管混凝土框架进行非线性分析。通过采用轴力和弯矩共同作用下梁柱结构稳定求解中的稳定函数,考虑几何非线性。通过追踪沿杆件长度方向选定的横截面上的纤维单轴应力-应变关系,描述横截面上及杆件长度方向的塑性发展。由于位移控制方法具有数值稳定性和有效性,基于此,采用增量迭代法,求解非线性平衡方程。通过与试验和已有求解结果的比较,验证了本方法的准确性。对于钢管混凝土结构的非线性分析,数值分析是有效的。     

钢框架二阶弹塑性分析的简化塑性区法

本文提出钢框架二阶弹塑性分析的简化塑性区法。它可以考虑轴力的ＰＤｅｌｔａ效应，残余应力，横截面刚度退化和塑性区长度等几何和材料非线性因素的影响。该法既弥补了经典塑性铰法不能考虑横截面刚度退化和塑性区长度影响的不足，又克服了塑性区法单元过多，因而多占计算机内存和花费机时的缺陷。计算分析表明，其结果令人满意。     

多高层钢框架的双重非线性有限元分析

本文基于非线性连续介质力学的有限变形理论和结构分析的塑性铰形成机理 ,介绍一种用于多高层钢框架结构双重非线性分析的简化单元模式和有限元方法 ,并推导了简化单元模式的增量刚度矩阵。它可以考虑杆件横截面塑化、塑性区长度、残余应力、轴力的二阶效应和轴力降低杆件截面极限弯矩等几何和材料非线性因素的影响。通过算例表明 ,本文方法是可靠的 ,可供工程设计人员参考。     

高层空间半刚性连接钢框架分析的QR法

采用双向三次B样条基函数及正交多项式乘积的线性组合,构造了空间钢框架结构分析QR法的整体位移函数,借助于有限元法的离散网格、单元刚度方程,通过单元结点位移和QR法广义位移的变换,建立起QR法的计算格式.基于半刚性连接钢框架结构的基本假定,在单元的刚度矩阵和等效荷载向量中引入无量纲刚度因子,通过刚度因子的不同取值,不但可以分析空间刚接框架、简支框架,还可以分析任意的半刚性连接钢框架.程序计算的结果证明了该算法的正确性及精确性.     

基于非线性纤维梁柱单元的钢管混凝土框架动力时程分析

目前,用于钢管混凝土框架结构动力时程分析的计算理论模型主要有:纤维模型和三维有限元模型,三维有限元模型计算量大,且数值计算收敛困难,在钢管混凝土结构动力时程分析中的应用受到一定限制.为了研究钢管混凝土框架结构在地震作用下的抗震性能,本文在构件层次上运用OpenSees计算平台中的非线性纤维梁-柱单元对钢管混凝土框架结构...     

多弹簧梁柱单元在空间钢框架非线性分析中的应用

多弹簧模型空间梁柱单元可以有效地模拟空间梁柱单元在轴力、弯矩以及剪力共同作用下的响应,反映空间梁柱单元在往复荷载以及地震作用下的滞回性能。介绍了建立多弹簧模型梁柱单元刚度矩阵的理论依据以及该理论的关键公式与矩阵。使用以该单元为主编制的MTS建筑钢结构设计软件的非线性分析模块进行静力非线性以及动力非线性时程算例分析,验证了该单元模拟空间梁柱的准确性以及MTS软件非线性模块的可靠性。     

Second-order inelastic dynamic analysis of steel frames using fiber hinge method

This paper presents a simple and effective numerical procedure for the nonlinear inelastic dynamic analysis of steel frames under dynamic loadings which considers both geometric and material nonlinearities. The geometric nonlinearities are included by using stability functions obtained from the exact stability solution of a beam-column subjected to axial force and bending moments. The spread of plasticity over the cross section and along the member length is captured by tracing the uniaxial stress-strain relations of each fiber on the cross-sections located at the integration points along the member length. A computer program utilizing the average acceleration method for the integration scheme is developed to numerically solve the equations of motion. The obtained results are compared with those generated by ABAQUS to illustrate the accuracy and the computational efficiency of the proposed procedure.     

空间框架的非线性塑性分析

介绍一种纤维梁柱单元,考虑几何和材料非线性。通过轴力和弯矩作用下构件稳定方程中的稳定函数来表示几何非线性,通过跟踪横截面上各纤维的单轴应力-应变关系来模拟材料非线性。基于广义位移控制方法,采用增量迭代法求解非线性平衡方程。用1个单元模拟1根杆件,该单元的非线性性能与有限元软件分析结果及其他有效结果比较吻合,并举例证明了该单元的准确性和有效性。     

钢结构非弹性屈曲分析的新方法

通常而言,很少使用分歧稳定概念评价钢结构临界荷载,这类钢结构具有几何缺陷,并处于横向荷载导致的主弯矩作用下。这些案例中采用了基于极限荷载稳定性概念上的塑性区域和塑性铰分析。然而,这类分析需要大量的计算时间和复杂的理论,不适合实际设计。为此,提出一种弹塑性屈曲分析的新方法,旨在确定钢结构的临界荷载。此方法基于修正分歧稳定概念(运用切线模量方法确定)和柱强度曲线,运用梁柱交互作用公式,提出迭代特征值分析方法,计算主弯矩及轴力。该法的有效性和适用性,通过弹性屈曲分析和精细塑性铰分析进行评估。以具有几何缺陷的简支柱和4层板结构作为分析基准。结果显示:所提议的非弹性屈曲分析适用于评估钢结构的临界荷载和失效模式,可用于钢结构设计中临界荷载的确定。     

悬索桥的非弹性动力分析

提出一种精确的计算方法,用于地震作用下悬索桥的非线性时程分析。该方法考虑了几何非线性和材料非线性。利用稳定函数分析桥塔和主梁的几何非线性,而用弹性悬链线的精确解析方程分析索杆的几何非线性。利用切线模量概念和精细塑性铰模型按构件长度和截面划分屈服等级。给出一种基于Newton-Raphson法的Newmark平均加速算法。计算结果与商业软件SAP2000的分析结果吻合,说明该计算程序准确有效。     

Nonlinear inelastic time-history analysis of truss structures

This paper presents a reliable numerical procedure for the nonlinear inelastic analysis of concrete-filled steel tubular frames. Geometric nonlinearities are taken into account by the use of stability functions derived from the exact stability solution of a beam–column subjected to axial force and bending moments. The spread of plasticity over the cross section and along the member length is captured by tracing the uniaxial stress–strain relationships of each fiber on the cross sections located at the selected integration points along the member length. The nonlinear equilibrium equations are solved using an incremental-iterative scheme based on the generalized displacement control method because of its general numerical stability and efficiency. The accuracy of the proposed procedure is verified by comparisons of the obtained results with experimental data and existing solutions. The proposed numerical procedure proves to be a reliable tool for the nonlinear analysis of concrete-filled steel tubular structures.     

刚架几何非线性无网格法分析

本文以钢框架结构为研究对象,在非线性连续介质力学的有限形变理论的基础上,通过最小二乘法,采用无网格伽辽金法推导出梁柱几何非线性刚度矩阵,建立了相应的无网格法离散化系统方程,针对一榀典型钢框架,给出了其几何非线性无网格法分析结果并与有限元分析结果进行了对比,验证了本文方法的实用性和可靠性。     

半刚接钢框架的动力特性探讨

通过对单自由度体系和多自由度体系半刚接钢框架的动力特征分析,初步探讨了梁柱连接转动刚度对结构自振周期、频率、临界阻尼以及振型等参数的影响。半刚接钢框架的周期、频率介于刚接和铰接框架之间,且随着连接转动刚度的变化而变化,当节点转动刚度位于(102~105)kN.m/rad时对结构动力性能的影响最显著,但结构的振动形式保持不变。     

半刚性连接钢框架的二阶弹性稳定分析

应用转动弹簧及Kish-Chen三参数模型来模拟梁柱的半刚性连接的力学性能,采用梁两端附带零长度转动弹簧的通用半刚性连接梁单元模型,根据梁柱法通过平衡微分方程及稳定函数推导了考虑二阶效应、节点半刚性影响的梁单元刚度方程及单元刚度矩阵,应用修正的Newton-Raphson迭代法,建立了平面钢框架二阶弹性稳定分析的计算格式,最后通过典型算例分析了梁柱连接节点的半刚性及二阶效应对钢框架稳定性能的影响。     

钢框架塑性铰外移新型延性节点的研究与进展

梁柱节点连接对钢框架抗震性能有显著影响.介绍了1994年美国北岭地震和1995年日本阪神地震后钢框架新型延性节点的研究与发展状况;说明了塑性铰外移RBS连接设计的必要性和基本形式;介绍了美国联邦突发事件管理局对RBS连接钢框架的设计方法,并阐述了对其改进的方法;提出了目前钢框架塑性铰外移新型延性节点研究尚需解决的关键科学问题.