钢框架结构非线性实用分析方法

本文同时考虑钢框架结构的材料非线性和几何非线性,提出了包含节点区剪切变形影响的铜框架非线性实用分析方法。通过实例分析,指出了几何非线性和节点区剪切变形对钢框架弹塑性分析结果的影响。     

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。     

空间桁架结构的非线性追踪分析理论

本文提出了空间桁架结构基于Euler坐标描述的非线性分析方法.几何非线性分析包括考虑结构发生杆端大侧移、杆端大转角下的平衡条件,导出了杆件切线刚度矩阵的显式.材料非线性包括考虑压杆弹塑性失稳前和失稳后的荷载-位移路径.运用本文模型可追踪空间桁架结构外力与位移关系的全过程.     

几何非线性和剪切变形对平面梁柱单元刚度矩阵影响的研究

目前对钢构件的分析中考虑最多的是剪切变形影响和几何非线性影响两方面,而且单元刚度矩阵大都从构件的平衡微分方程入手,通过引入稳定函数推导得到,这种方式推导过程中有限元分析方法的痕迹比较淡。从有限元角度推导单元的弹塑性刚度矩阵中,同时考虑剪切变形和几何非线性影响的资料还不多见,从基本方程入手,用有限元理论推导同时考虑剪切变形和几何非线性影响的平面梁柱单元弹塑性刚度矩阵。     

带有初始缺陷的钢桁架极限承载力分析研究

本文以杆系单元有限元为基础，通过采用杆端集中弹塑性变形假定，导出了考虑应变强化和刚度退化效应的非线性恢复力模型，能模拟杆件真实的弹塑性刚度在加载过程中的连结变化过程。据此，笔者编制了一套计算破坏荷载的计算机程序，此外，还进行了６ｍ跨有初弯曲缺陷的钢桁架极限承载力实验，试验值与理论值吻合较好。     

预应力全索系整体张拉结构设计研究

预应力全索系整体张拉结构是具有“内部没有压杆的全索系拉杆海洋”特点的结构体系,该结构体系结构稳定承载力和变形性能是工程设计的关键。为研究全索系整体张拉结构的弹塑性发展规律,进行了基于材料非线性和几何非线性的结构承载全过程分析,得到典型单元荷载-应力、关键节点荷载-竖向位移全过程曲线。分析结果表明：建议全索系整体张拉结构索构件在弹性阶段的应力比应小于0.40,内环索竖向变形应小于悬挑跨度的1/40~1/50。全索系整体张拉结构的屈服荷载系数及延性性能高于有钢压杆的预应力钢结构体系;增大预应力度是改善谷索排雪水功能的有效措施之一。     

钢筋砼杆系结构的非线性全过程分析

本文以能量原理为基础提出了一种结构非线性全过程分析的数学方法。此方法适用于包括桁架、连续桨及框架在内的各类钢筋砼杆系结构。结构的本构关系可以考虑强度的强化作用和变形超过极限状态后的强度下降,而把理想弹塑性假定做为一种特殊情况来处理。此方法物理意义明确,使用简便,当结构形式复杂或使用计算机做分析时,优点更为突出。本文对Gibson单分量和Clough双分量杆单元模型进行了扩展,并利用扩展后的新模型做了包括下降段在内的钢筋砼框架的非线性全过程分析的计算例题。最后,做了框架结构的试验结果与计算结果的比较,两者符合较好。     

钢框架弹塑性静动力反应的非线性分析模型

本文基于弹塑性铰概念提出了一种按杆系进行钢框架弹塑性静力和动力反应计算的非线性分析模型。该模型能考虑Bauschinger效应、应变强化效应和强度退化效应的影响,且能描述钢杆件在任意状态下真实弹塑性刚度的连续性变化过程。免除了双分量模型的计算刚度在杆件的不同状态下发生突变的缺陷,大大简化了钢框架弹塑性静力和动力分析计算。试验分析表明,本文的分析模型是可靠的,且具有较高的仿真精度。     

建筑机械杆系钢结构的几何非线性分析

本文以杆和梁单元为例,论述了几何非线性有限单元法的基本原理及其解法,给出了杆和梁单元的刚度矩阵,并比较了几何非线性和一般的线性有限单元法的差别,最后以两个算例来说明几何非线性有限单元法在求解建筑机械钢结构杆系问题中的应用。     

剖分T型钢压杆的弯扭屈曲试验研究

《钢结构设计规范》(GB50017—2003)提出对单轴对称截面钢压杆的弯扭屈曲需做单独验算。本文通过27根剖分T型钢压杆的试验,并借助有限元分析软件对剖分T型钢压杆的弯扭屈曲进行了几何非线性及材料非线性的有限元分析,分析时考虑了残余应力、几何缺陷的不利影响,在此基础上对规范(GB50017—2003)计算值、本文试验值、有限元计算值做了分析比较。研究结果表明规范(GB50017—2003)中单轴对称截面压杆的弯扭屈曲计算公式是安全可靠的。     

Prediction to nonlinear behavior of steel frames subjected to fire

A new approach is presented for analysis of nonlinear behavior of steel frames subjected to fire. The material and geometrical nonlinearity as well as the non-uniform profile of temperature across section of frame members are taken into account. Thermal forces induced by temperature variation are also considered. The elasto-plastic stiffness equation of elements is established by using the generalized Clough model. The analysis of strutures subjected to fire is converted to analysis of structures subjected to unbalanced forces induced by temperature increment. Then a procedure to calculate the nonlinear response and ultimate load of steel frames exposed to fire is proposed.

For verifying the validity of the approach proposed, tests on two large-scale models of single-story two-bay steel frames are conducted in gas furnace to simulate fire. The temperature elevation and deformation response of the models due to fire are measured. Good agreements between the results measured and calculated are demonstrated on the behavior of the models exposed to fire.     

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。     

某张弦结构大直径钢棒拉应力计算探讨

以珠海保税工业园区中心展厅的主刚架下弦钢棒为例,通过考虑杆件内力和杆件二阶变形效应,推导出跨高比较大的张弦结构大直径钢棒的变形和内力计算方法。理论与有限元分析结果表明：该计算方法是正确的,可以为类似结构钢棒应力的设计和施工分析提供参考。     

Spatial hysteretic model and elasto-plastic stiffness of steel columns

By defining yielding function, F, and introducing a so called deformation parameter, R, a simple hysteretic model is proposed between F and R to link 3-dimensional forces acting on a section of a steel column and yielding degree of the section. Based on the hysteretic model proposed and plastic flow laws, the spatial elasto-plastic stiffness equation of steel columns is established. The effectiveness and reliability of the hysteretic model and stiffness equation are verified by experiments through applying the theory to predicting the behavior of 6 specimens of box and H-shaped steel columns subjected to constant vertical loads and repeated and reversed bi-directional horizontal loads. The achievements made in this paper provide the key to problems in the analysis of spatial elasto-plastic responses of steel buildings subjected to earthquakes.     

罕遇地震下半刚性连接框架弹塑性位移的实用计算

本文提出了半刚性连接框架弹塑性地震反应分析模型,并针对半刚性连接框架结构的弹塑性地震位移的实用计算开展研究.在合理选取一定数量的地震记录及典型的结构形式的基础上,基于提出的分析模型,通过大量参数统计分析,得出了半刚性连接框架结构弹塑性层间位移与各参数的定量关系,以此提出了抗震设计时进行罕遇地震作用下多层半刚性连接框架弹塑性位移计算的实用表格.     

基于欧洲规范4的组合梁及蜂窝梁简化弹塑性分析

当考虑大应变时梁抗弯能力的增强及钢与混凝土之间的相对滑移时,组合梁的弹塑性分析很重要。通过将组合横截面的平衡考虑为应变分布的函数,提出了一种简化弹塑性分析方法。采用抛物线-矩形应力块单元模拟混凝土,当应变超过0.0035时,混凝土强度退化。将组合梁的抗弯能力表示为下翼缘应变的函数,并与基于欧洲规范4和美国AISCLRFD规范的全塑型设计进行比较。研究了各种参数对组合梁塑性抗弯能力的影响,如:截面不对称、钢材强度、设置或不设支撑、大应变时钢材的应变硬化及混凝土的强度退化、界面滑移、梁腹板开口等。对有支撑梁,达到2～4倍屈服应变时,组合梁达到95%的塑性抗弯能力;对无支撑梁,达到5～10倍屈服应变时,组合梁达到95%的塑性抗弯能力。考虑钢材的应变硬化时0.95的极限塑性弯矩对应的下翼缘应变比不考虑应变硬化减小了30%。     

我国高层建筑抗震设计的若干问题

回顾与分析了我国高层建筑的发展;讨论了我国高层建筑结构抗震设计的几个问题：材料与结构体系,构件变形能力与轴压比,弹塑性时程分析与弹塑性静力分析,以及基于位移的抗震设计。     

外伸端板高强螺栓受拉连接的计算分析

针对国内外关于外伸端板高强螺栓受拉连接的受力分析方法,研究端板刚性、弹塑性、塑性和T形件4种力学计算模型。端板刚性分析中将端板按无弯曲变形的刚性体考虑;弹塑性分析中假定受拉翼缘两侧的两排螺栓承担相同拉力,并考虑端板的部分塑性变形;塑性分析中每个螺栓的受力依赖于其本身的承载力,各排螺栓随拉力的增大依次达到屈服;T形件模型考虑端板的弹塑性变形,将受拉翼缘和螺栓简化为T形连接件。通过例题研究4种计算模型下高强螺栓受拉连接的计算方法,可为工程设计提供参考。     

单向壁式框架对剪力墙结构体系抗震性能影响的研究

在框架-剪力墙结构内力变形分析方法的基础上,推导了壁式框架-剪力墙结构的刚度特征值计算公式,理论分析了剪力墙结构变形特征随壁式框架比例和房屋高度的变化规律,并采用弹性反应谱法进行了计算验证。采用静力弹塑性分析法,以层位移和层间位移角分布,以及结构塑性铰发展过程为指标,研究了壁式框架比例和房屋高度对结构抗震性能的影响。研究结果表明,壁式框架对剪力墙结构体系抗震性能带来不利影响,应根据其底部承担的倾覆力矩比例分别执行局部构件加强、控制结构高度等的设计规定。