钢筋混凝土框架梁-剪力墙平面外连接节点的力学分析

应用正交各向异性弹性薄板理论分析了钢筋混凝土剪力墙在框架梁传递来的平面外弯矩作用下的力学行为,得到了节点的转动刚度和墙体有效计算宽度的解析表达式;引入了"等效框架"分析模型,将节点区附近有效计算宽度范围内的墙体视为一等效框架柱进行分析即可反映节点的平面外转动刚度问题;并将理论解与ANSYS有限元解进行比较,结果符合较好;对实际工程情况进行了算例分析。计算结果表明:框架梁-剪力墙平面外连接节点的转动刚度较大,还不能达到可以忽略的程度。     

地下通道出入口梁墙连接计算分析

利用有限元软件计算地下通道出入口节点,对于混凝土墙平面内连接框架梁分析模拟时,梁内力受单元形式与单元划分影响较大。进一步研究梁墙连接处受力变化原理,探讨有限元软件对梁墙连接模拟的处理措施。对结构采取不同形式的有限元分析模拟,通过结果比对得到合理的梁墙连接模拟方法,提出利用有限元软件计算地下联络道的注意事项与处理建议。     

梁墙平面外节点结构设计的研究

随着高层建筑结构设计的发展,框架-剪力墙结构体系中将大量出现“钢筋混凝土框架梁-剪力墙平面外连接节点”。但是现行的结构设计规范不能确定剪力墙的平面外承载力以及节点核芯区的抗剪承载力。此类问题已引起研究者和工程师们的关注。本文首先对梁墙节点的受力性能进行了有限元分析,然后根据有限元分析结果提出梁墙节点结构设计建议:在剪力墙与框架梁相交处沿墙高方向设置暗柱,同时沿墙宽方向设置明梁。     

两边连接钢板剪力墙抗剪静力性能研究

采用ANSYS有限元程序对两边连接钢板剪力墙进行数值模拟分析。通过对单跨多层两边连接钢板剪力墙在单向荷载作用下的受力特点进行分析,提出、建立并验证等效简化计算模型;研究两边连接钢板剪力墙的受力机理和破坏模式,分析钢板高厚比λ和跨高比β对两边连接钢板剪力墙抗剪静力性能的影响,探讨框架梁的受力特点。研究结果表明:高厚比λ和跨高比β是影响两边连接钢板剪力墙抗剪静力性能的主要因素;两边连接钢板剪力墙与四边连接钢板剪力墙剪力传递方式是不同的;两边连接钢板剪力墙的钢板不对框架柱产生作用力和附加弯矩,更符合"强柱弱梁"的抗震设计理念;当采用高厚比较小的剪力墙时,两边连接钢板剪力墙对框架梁抗剪要求增大,须采取适当的构造措施,以保证框架梁不先于剪力墙破坏。     

框架剪力墙结构多域组合问题虚边界元求解

虚边界元法作为一种较新的数值计算方法,具有数据准备少,计算精度高等特点,并且克服了边界元直接法中的奇异积分问题.较早期的虚边界元研究工作大多体现于单域问题上;之后,虚边界元法处理多域问题的思想已逐渐研究成熟,且可望得到更广泛的工程应用.将多域组合问题虚边界元法的思想应用于框架剪力墙结构,并结合若干工程实例进行了讨论.从数值算例的计算结果可知,虚边界元法的计算精度、计算效率及其数值稳定性均较好;尤其是相对有限元法,在同等计算精度的前提下其计算自由度大大地减少,且初始数据准备相对简单.     

边界元法在岩石力学中的应用

边界元法是新发展起来的一种数值计算方法,由于这种方法将单元布置于边界,所以有降维的作用,即二维问题用一维的单元,三维的问题用二维的单元,因此数据的准备工作量小,求解的方程组也少,计算效率高.边界元法很适用于求解岩石力学中经常遇到的无限域和半无限域的问题. 边界元法有两种表达方法:直接法和间接法.它们都要用到对某一类问题的特解。本文利用富氏变换,用统一的方法得到集中力和集中不连续位移在全平面、半平面和复合半平面的解.文中还给出了常用富氏变换的简化计算. 文中举了四个应用边界元法的例子:井筒及围岩的应力状态,浅埋隧道的环向应力,半平面的裂缝形状和多矿开采的问题,其中前两个例子还和理论解进行了对比.     

桩(土)与承台组合结构罚有限元分析

采用板模拟承台、实体单元模拟桩与土 ,通过建立连接板单元与三维实体单元的罚单元解决了两个不同单元连接问题 ,数值检验证明所建罚单元能有效确保不同单元连接处的位移协助问题。在此基础上计算了带台单桩的蠕变沉降、桩身轴力与桩侧摩阻力 ,得到了一些有益的结论     

一种钢筋混凝土剪力墙的空间非线性分析模型

通过对平面垂直杆剪力墙单元模型的修正 ,推导了空间垂直杆剪力墙单元的计算模型。模型考虑了墙体平面内的非线性变形特征 ,适用于结构的空间地震反应分析。算例分析结果证明了该模型的有效性     

混凝土组合剪力墙结构建筑倒塌过程的模拟与防倒塌设计

分析对混凝土组合剪力墙结构性能的数值模拟方法,基于离散单元法提出结构倒塌分析的理论模型。针对混凝土组合剪力墙内的局部破坏作用,在分析构件反应的基础上采用离散单元法对结构平面倒塌过程进行了数值模拟通过试验研究了混凝土块体间碰撞的力学行为,并结合扩展的数值分析建立混凝土块体在碰撞形式下的计算模型。分析地震作用下混凝土组合剪力墙框架结构及砌体结构空间倒塌过程。通过图形建模技术,实现混凝土组合剪力墙结构倒塌过程数值模拟。模拟结果与振动台模型试验结果及工程实测结果比较表明,所采用的离散单元法适合混凝土组合剪力墙结构大变形阶段的分析。同时对不同荷载及作用下建筑结构抗倒塌设计方法进行了总结,并指出混凝土组合剪力墙结构参数对抗连续倒塌性能的影响及实用的防连续倒塌设计方法。     

鼎好电子商城二期结构设计

鼎好电子商城二期工程采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构,地上通过钢结构连廊与一期相连。建筑物塔楼部分平面为近似L形,结构平面不规则。另外,塔楼高位内收,引起结构竖向不规则。设计中,在结构平面、竖向的框架梁、柱以及剪力墙布置上采取措施,调整不规则的体形对结构受力的总体影响,在计算和设计构造上采取加强措施,保证建筑结构在地震力作用下具有一定的安全储备。     

Y形框架梁在某超高层建筑中的应用研究

框架-核心筒结构楼盖角部的框架柱与核心筒角部剪力墙之间一般采用斜梁连接,或采用半框架梁间接传力到剪力墙.成都某超高层塔楼创新性地采用Y形框架梁连接框架柱与核心筒剪力墙,对Y形框架梁的优化布置进行了对比分析,并对该超高层建筑进行了基于性能的抗震设计,重点分析了Y形框架梁的性能水准,进行了结构模型试验,结果表明该超高层建筑能达到预设的性能目标,采用Y形框架梁是一种可行的结构布置方案,可供类似工程参考.     

自复位预应力剪力墙抗震性能实体和平面单元有限元分析

自复位剪力墙结构是墙体底部与基础间无竖向钢筋贯通,而采用无黏结预应力筋将墙体与基础相连接的结构形式,也是可恢复建筑功能结构体系中的重要组成部分。剪力墙在承受侧向荷载时墙体底端角部抬升,并依靠重力荷载和无黏结预应力筋提供恢复力。采用ABAQUS软件对一个自复位剪力墙的伪静力试验进行实体单元、平面应力单元及薄壳单元的有限元模拟并与试验结果对比,同时对三种单元的计算效率和精度进行对比。结果表明:有限元模拟方法能较好地反映自复位预应力剪力墙的滞回性能、无黏结预应力筋的应力和混凝土的应变等各项指标。验证了在动力显式分析中采用壳单元进行结构模拟的可行性和合理性。     

应力杂交元在剪力墙分析中的应用研究

剪力墙是建筑结构中的重要受力构件,其计算精度对分析设计结果有着极其重要的影响。目前,既考虑平面内刚度又考虑平面外刚度的壳元已成为剪力墙的主流分析算法,但这些壳元仍以位移元为主导,其应力计算精度相对较低。对剪力墙的分析采用了一种新型壳元,该壳元的平面内膜元部分采用应力杂交元实现,即将单元内部应力和边界位移同时作为基本未知量进行求解。数值试验表明,该单元在多数情况下可显著提高剪力墙的应力计算精度,从而改善相关构件的工程设计质量。     

建筑结构的空间整体分析

为了准确地对建筑结构进行动力和静力分析，提出了考虑楼板变形的结构空间整体计算模型，并根据此模型编制了相应的结构分析程序，最后，在考虑剪力墙平面内和平面外变形的基础上，对其单元分析模型进行了探讨，推导了剪力墙单元刚度矩阵．     

高层剪力墙结构分析的快速多极虚边界元法

针对快速多极虚边界元法是将快速多极展开算法和广义极小残值法(GMRES)引入虚边界元法中的形成特点,采用了"源点"多极展开和"场点"局部展开的组合处理方案,形成快速多极虚边界方法,从而使得原问题方程组求解的计算耗时量和储存量均降至与所求问题的计算自由度数成线性比例.文中提供的高层剪力墙结构,应用快速多极虚边界元法对其进行了数值分析实例,目的是验证所提方法在普通个人微机上可计算百万以上计算自由度和对复杂剪力墙结构的分析能力.结果表明,快速多极虚边界元法能够在现有个人微机硬件条件下模拟大规模复杂问题,易于在工程实际中推广应用.数值算例验证了本方法的可行性、计算精度和计算效率.     

带水平接缝单面叠合剪力墙平面外受力性能试验研究

为研究采用《装配式混凝土建筑技术标准》(GB/T 51231-2016)附录A规定的水平接缝连接方式的单面叠合剪力墙平面外受力性能,完成了1片带水平接缝单面叠合剪力墙和1片现浇剪力墙试件的平面外受力单调加载试验.结果表明:单面叠合剪力墙试件的裂缝分布形态与现浇剪力墙试件相同,均表现为典型的弯曲破坏特征;单面叠合剪力墙试件在平面外受力时的初始刚度、延性性能、极限承载力均明显高于现浇剪力墙试件,平面外刚度退化速度略大于现浇剪力墙试件;采用该水平接缝连接方式的竖向连接钢筋能有效传递钢筋应力;在平面外荷载作用下,单面叠合剪力墙的整体性保持完好,预制-后浇混凝土界面未发生剪切滑移破坏.在试验研究基础上,采用ABAQUS软件对试件进行有限元建模分析,计算结果与试验结果吻合良好;计算结果表明,随着轴压比增大,单面叠合剪力墙的平面外承载力明显增加,而延性明显降低;竖向连接钢筋搭接长度越短,平面外承载力越低.     

单侧开洞薄钢板剪力墙的水平边缘构件剪力计算方法研究

薄钢板剪力墙开洞后,拉力场不再沿水平边缘构件全长分布,作为水平边缘构件的框架梁,其受力不同于普通纯框架梁和未开洞薄钢板剪力墙的水平边缘构件。分析了单侧开洞薄钢板剪力墙的受力特征,在未开洞薄钢板剪力墙水平边缘构件剪力计算方法的基础上,提出了单侧开洞薄钢板剪力墙水平边缘构件的剪力计算方法。水平边缘构件的剪力计算式与有限元计算结果吻合较好,验证了算式的有效性。     

RC联肢剪力墙宏观数值计算模型研究

已有的钢筋混凝土联肢剪力墙宏观数值计算模型在墙体单元和连梁单元连接处采用水平变形协调，即连梁单元的梁端转动与墙体单元水平刚性梁的转动变形相协调。然而，水平变形协调并不能反映墙体和连梁的实际变形协调条件。为此，提出了一种钢筋混凝土联肢剪力墙宏观数值计算模型，该模型中墙体单元为具有分布式剪切弹簧且考虑平面外自由度的三维宏观墙体单元模型，连梁单元为具有3个子单元串联的一维杆单元模型，墙体单元与连梁单元的连接采用竖向变形协调，即连梁单元的梁端转动与墙体单元边垂直杆元的变形相协调。并通过算例对其模拟的准确性进行校验。结果表明：采用竖向变形协调方式建立的计算模型能更加准确地模拟联肢剪力墙的力学行为，提出的钢筋混凝土联肢剪力墙宏观数值计算模型可用于三维的非线性分析，其中墙体单元能更好地模拟剪切变形和面外变形，连梁单元能够更好地模拟与墙肢的变形协调。     

某250m超高层公寓塔楼结构选型及设计

根据建筑平面特点与外型要求,结构内筒剪力墙Y向有效宽度较小,内筒高宽比为23。为避免设置结构加强层,并综合考虑各种结构方案的抗侧刚度效率及工程经济性问题,最终采用了带内柱的框架-剪力墙结构。通过内柱的设置及剪力墙的集中布置,有效增加了结构侧向刚度;同时由弹性分析可知结构局部刚度过大,为此进行了大震弹塑性分析,分析结果表明:结构受力合理,内柱与剪力墙筒体间框架梁进行设计加强,可满足相关规范要求。     

双面叠合剪力墙平面外受力性能

为研究带水平接缝的装配整体式双面叠合剪力墙的平面外受力性能,完成了1片双面叠合剪力墙和1片现浇剪力墙足尺试件的平面外静力加载试验和有限元参数分析,对比分析了各试件的破坏形态、荷载-位移曲线、刚度退化特征和水平接缝处竖向连接钢筋的传力性能,提出了双面叠合剪力墙平面外受弯承载力和水平接缝截面受剪承载力的计算方法。结果表明:双面叠合剪力墙与现浇剪力墙试件的破坏形态基本相同,均为平面外弯曲破坏,与现浇剪力墙相比,双面叠合剪力墙试件的初始裂缝出现在底部水平接缝处,随后在墙面出现并逐级向上发展,表现出良好的延性破坏特征; 双面叠合剪力墙试件具有较高的平面外受弯承载力和变形能力,其初始刚度、极限承载力、平面外位移延性系数均大于现浇剪力墙试件; 双面叠合剪力墙试件的有限元计算结果与试验结果吻合良好; 随着轴压比增加,叠合剪力墙平面外承载力明显增加,但延性明显降低; 高厚比越小,叠合剪力墙平面外承载力越高,而对延性则影响不大; 提出的受弯承载力计算结果与试验结果吻合较好,可用于指导工程实践。