联肢剪力墙的刚度、稳定性以及二阶效应

该文采用连续化模型,对双肢剪力墙结构平面内稳定性进行了研究,求得了顶部作用集中压力时临界荷载的精确显式表达式和显式屈曲波形。这个临界荷载公式表明,联肢剪力墙是一种双重抗侧力结构,并且可以采用串并联电路模型来表示两者之间的相互作用。串并联模型推广到线性分析的情况,得到顶部抗侧刚度的显式表达式,与精确解进行了比较。推导了顶部作用竖向集中荷载时,在不同水平荷载作用下结构的侧移、墙肢弯矩、墙肢轴力和连梁弯矩放大系数,并提供了近似计算公式。     

非等高双重弯剪型抗侧力体系的稳定性

研究了非等高的双重弯剪型抗侧力体系的稳定性。首先,建立了非等高双重弯剪型抗侧力体系的连续化分析模型,提出了该结构体系的屈曲方程及稳定临界荷载解析解。其次,通过分析结构体系的上下两部分存在相互支援作用,给出了求解该结构体系稳定临界荷载的近似公式,通过算例对比,发现与解析解相比,近似解具有很好的精度;同时,近似法便于实际应用。最后,分析了随着内部两子结构相对高度的变化,相应的非等高双重抗侧力体系总的临界荷载发生变化的规律。研究发现,并非当两子结构高度相等时,总的临界荷载取到最大值,而是存在最优相对高度的概念,即当内部两子结构的相对高度为最优相对高度时,结构总的临界荷载最大。     

非等高双重抗侧力体系的稳定性

该文研究了非等高的双重抗侧力体系的稳定性。首先, 分析了弯曲型高-剪切型低的双重抗侧力体系, 提出了该结构体系的屈曲方程及稳定临界荷载解析解。通过分析弯曲型高-剪切型低的双重抗侧力体系的上下两部分存在相互支援作用, 给出了求解该体系稳定临界荷载的近似公式, 通过算例对比, 发现与解析解相比, 近似解具有很好的精度;同时, 近似法便于实际应用。其次, 研究了剪切型高-弯曲型低的双重抗侧力体系稳定性, 研究发现由于轴压力分布的不同, 此类体系将出现两种不同形式的失稳模式, 分别为结构上部发生纯剪切型失稳的局部失稳模式以及结构下部发生整体有侧移失稳模式。提出了判别结构在某一特定形式的荷载作用下, 发生哪一种失稳模式的准则, 以及相应的临界荷载计算公式。     

初始几何缺陷对非强支撑钢框架柱性能的影响

在钢框架二阶弹性分析中,结构整体初始几何缺陷和构件的初始几何缺陷是实际存在的,其影响不应忽略。基于由单根柱和梁组成的框架子结构模型,通过引入以上两种几何缺陷,得出了考虑初始几何缺陷影响的框架柱位移与内力的理论公式。利用该理论模型,可以较准确地分析框架结构整体几何缺陷与构件几何缺陷对二阶弹性弯矩的影响。参数分析结果表明:对于钢框架柱,结构的整体几何缺陷和构件几何缺陷对弯矩的影响均可以等效为作用于楼层处的假想水平力,而假想水平力的大小与作用于该楼层的竖向荷载有关。     

顶部带伸臂的框架-核心筒结构的稳定性和位移、弯矩放大系数

对顶部带伸臂的框架-核心筒结构的整体稳定性进行了分析。通过对伸臂结构简化模型的分析,了解了伸臂各个组成部分的刚度对结构整体稳定承载力的贡献。采用连续化模型分析了伸臂结构的稳定性,提出了精度非常高的伸臂结构稳定临界荷载的公式。分别推导了不同水平荷载作用下,顶部作用竖向集中荷载时,伸臂结构的位移放大系数和各部分的弯矩和轴力放大系数,并提出了近似计算公式。     

基于轴力权重的有侧移钢框架整体稳定性的实用算法

针对规范计算长度系数法逐个构件验算确定钢框架整体稳定的不便以及无法考虑同层柱间的相互支援以及层与层的支援作用的不足,该研究基于弹簧-摇摆柱模型阐述了有侧移框架结构失稳的物理意义。通过结构转换的概念,首先利用框架重复单元求解楼层抗侧刚度及利用临界刚度比系数求解楼层荷载刚度,然后将楼层抗侧刚度和荷载刚度进行整体组装,将求解钢框架整体稳定临界承载力的二阶计算转化为确定框架整体抗侧刚度的一阶问题,最后基于轴力权重加权平均的方法考虑楼层刚度激活程度,获得可直接计算钢框架临界承载力的计算公式。该公式能够判断结构的薄弱层,可以定量地计算楼层之间相互支援程度,避免了计算长度系数法可能因无法考虑两种支援作用造成的不合理设计。算例计算结果表明,该方法具有很好的精度及准确性,可供工程设计使用。     

考虑剪切变形影响的框架柱弹性稳定

该文研究了考虑剪切变形影响的压杆弹性稳定,着重分析了压杆自身的剪切变形对其稳定临界荷载的影响。该文提出了考虑剪切变形影响的杆件单元一阶、二阶转角位移方程。提出了考虑剪切变形影响,计算两端任意转动约束轴压杆有侧移失稳及无侧移失稳的近似公式,通过与精确解对比,近似法具有很好的精度。讨论了压杆有侧移失稳临界荷载与压杆抗侧刚度之间的内在联系,根据这一规律,提出了近似计算两端转动约束轴压杆,具有侧向不完全支撑时的临界荷载。     

SRC-RC竖向混合结构转换柱侧移刚度试验研究

对16根转换柱试件和1根钢筋混凝土柱对比试件采用“建研式”加载设备完成了低周反复荷载试验,用于研究转换柱的基本抗震行为。建立了转换柱中钢与混凝土的相互作用方式及型钢的受剪模型,并以此为基础分析了型钢延伸高度、型钢配钢率、箍筋配箍率及轴压比对转换柱侧移刚度及侧移刚度退化速率的影响。采用反弯点法计算了转换柱的弹性侧移刚度。通过对试验数据的回归分析,同时引入截面抗弯刚度折减系数用于考虑裂缝及混凝土塑性发展的影响,得到了转换柱屈服点侧移刚度的计算公式,计算值与试验值吻合。     

一种计算框架-剪力墙临界承载力的解析法

针对规范计算长度系数法无法考虑框架与剪力墙之间的相互作用、同层柱之间的相互支援以及层与层的支援作用的不足,提出了一种计算框架-剪力墙结构临界力的解析算法。利用"三弹簧-摇摆柱"力学模型作为基本单元来计算单个框架柱的稳定承载力,进而通过基本单元(刚度和荷载)在各楼层内组装,之后再将各楼层的刚度及荷载进行楼层间的组装,将求解框架-剪力墙临界承载力转化为求解结构的楼层抗侧刚度,进而推导了可直接计算有侧移框架-剪力墙临界力的简单实用的计算公式,该公式能考虑这三种支援作用,即同层各柱间的支援作用,楼层间的相互支援作用,以及剪力墙对框架的支援作用,有效地弥补了规范尚无法求解框架-剪力墙临界力的不足。算例计算结果表明:该方法有很好的精度及准确性,可供工程设计使用。     

竖向荷载作用下交错桁架结构的内力计算

以位移为未知量,根据平衡条件建立了竖向荷载作用下端部固定的空腹桁架节点转角和节间侧移迭代计算公式与固端弯矩的计算方法。运用节点力学平衡和各节间相对侧移之和为零这两个条件,建立了端部固定的空腹桁架在某端发生单位转角时节点转角和节间侧移的迭代计算公式以及空腹桁架转动刚度和传递系数的计算方法。在此基础上,将空腹交错桁架结构简化为无侧移刚架,提出了包含空腹桁架转动刚度、传递系数和固端弯矩的结点转角的迭代计算公式和构件内力计算方法。还以力法为基础,提出了只包含3个赘余力的混合交错桁架结构内力的力学计算模型,并给出了赘余力的计算公式和内力计算方法。空腹交错桁架结构的计算实例表明引入桁架转动刚度和传递系数的概念后,把单榀横向框架简化为无侧移刚架,使得参与迭代的构件数量大大减少,迭代收敛速度提高。因此,本文方法计算工作量少、计算方便实用。将计算结果与ANSYS分析结果比较,吻合良好。     

单轴对称截面圆弧拱平面外稳定性研究

根据变分原理推导了任意开口薄壁截面曲梁的稳定平衡方程。单轴对称截面圆弧拱在均布径向荷载(均匀受压)或两端作用大小相等、方向相反的端弯矩(均匀弯曲)作用下,平衡方程中曲率平面内的变形和曲率平面外的变形相互独立,故要么发生曲率平面内弯曲失稳,要么发生曲率平面外的弯扭失稳。给出单轴对称截面圆弧拱在这两种受力情况下平面外屈曲荷载的理论解答。通过一些无碍结果的近似使所得公式形式简洁,便于在工程中应用。最后给出了计算实例,与已有的文献进行比较,并使用通用有限元软件ANSYS 进行了模拟,分析结果与该文计算结果吻合,证明了所得公式的正确性。     

Minimum vertical load on masonry walls – a realistic view / Mindestauflast auf Mauerwerkswänden – eine realitätsnahe Betrachtung

To transfer bending moments in building components consisting of a material without tensile strength always requires a simultaneously acting normal force. Accordingly, masonry walls exposed to horizontal loads (e.g. wind) require a minimum vertical load, so that the resultant stress at the mid‐height of the wall remains the same within the cross‐section. As part of the A2 amendment to DIN EN 1996‐3/NA, this verification of walls subjected to low vertical loads, such as outer walls on the top floor exposed to high wind load was implemented in the National Annex. Part 3 of DIN EN 1996‐3 includes a similar standard regulation for verification of the minimum vertical load, which is based on an arch effect within the wall cross‐section. Based on this technical background and taking into account the main influencing parameters, a verification model is presented here which realistically describes the load‐bearing behaviour of unreinforced masonry walls subjected primarily to bending. Apart from the bending moments due to wind load, an initial eccentricity of the wall as well as second order effects due to wall deformations also have to be taken into account. In addition, a simple approximation equation is provided for the practical determination of the required minimum vertical load.     

SENSITIVITY ANALYSIS OF BIFURCATION LOAD OF FINITE-DIMENSIONAL SYMMETRIC SYSTEMS

Three methods are presented for sensitivity analysis of bifurcation load factor of finite-dimensional conservative symmetric systems subjected to a set of symmetric proportional loads. In the first method, a conventional method with diagonalization is utilized to derive an explicit formula of sensitivity coefficients corresponding to a minor imperfection. Next, a new concept is introduced to find the sensitivity coefficients of the load factor, displacements and the eigenmodes under fixed lowest eigenvalue of the tangent stiffness matrix. Based on this concept, a method is presented for finding approximate sensitivity coefficients of the buckling load factor. Finally, a direct method is presented to find the accurate sensitivity coefficients of the bifurcation load factor, displacements at buckling and the buckling mode of a symmetric system. Note that different formula should be used for sensitivity analysis of a limit point load factor. In the examples, the proposed three methods are compared in view of accuracy of the results and simplicity in coding.     

单轴对称楔形工字钢梁的平面外稳定

该文推导了楔形变截面梁弯扭屈曲的非线性应变能,并依据得到的总应变能进行有限元分析公式的推导。对楔形悬臂梁,中间截面最大的楔形变截面简支梁承受集中荷载和均布荷载的情况进行了分析,与ANSYS基于板壳理论的有限元分析结果进行对比,验证了该文理论的正确性和精度。最后依据该文理论分析了两端简支的楔形工字钢梁受不等端弯矩作用下的临界弯矩,拟合了高精度的临界弯矩计算公式,该公式形式与等截面梁的相同,物理意义明确,便于工程应用。     

基于势能原理的双轴对称工字梁弹性侧向屈曲研究

该文利用能量方法对考虑腹板畸变的工字梁侧向畸变屈曲、约束畸变屈曲问题进行了初步研究。由于现有的侧向畸变屈曲势能表达式均不能考虑横向分布荷载作用情况,该文首先推导了双轴对称工字梁侧向屈曲总势能一般表达式。该表达式在不考虑腹板畸变时,与经典侧扭屈曲势能表达式等价;在考虑腹板畸变时,可适用于端弯矩、横向集中力及横向分布荷载作用情况。根据所提出的势能表达式并通过合理简化,推导出多跨连续组合梁负弯矩区约束畸变屈曲计算表达式,相应的简化条件及公式均与有限元分析结果进行了比较,验证了合理性。研究成果具有理论和实际意义,为后续侧向畸变屈曲实用设计方法研究提供基础。     

冷弯薄壁卷边Z形钢梁的弹性畸变屈曲荷载

该文以既有理论研究成果为基础,结合应用广义梁理论,对两端简支的冷弯薄壁卷边Z形钢梁在绕截面强轴弯矩作用下的弹性畸变屈曲荷载进行了深入细致的分析。通过对45个截面的参数分析,将原先适用于冷弯薄壁卷边槽钢梁的参数计算公式推广应用于Z形钢梁,并根据Z形钢截面的几何特性对相应参数进行了重新推导和修改。利用以上结果,最后提出了冷弯薄壁卷边Z形钢梁在绕强轴弯矩作用下的弹性畸变屈曲荷载简化计算公式。简化公式具有足够的精度、便于手算、实用性强,可供工程设计人员和各国冷弯薄壁型钢设计规范修订相应内容时参考采用。