组合框架梁刚度增大系数取值研究

分析了钢框架-混凝土核心筒混合结构中组合框架梁正弯矩区截面抗弯刚度增大系数的变化范围和负弯矩区楼板翼缘有效宽度范围内钢筋对梁截面惯性矩的增大效果,对受力状态与组合框架梁负弯矩区长度的关系进行了深入研究,提出了变刚度组合框架梁刚度增大系数的计算方法,探讨了各种因素对混合结构中组合框架梁刚度增大系数的影响,并给出了混合结构设计时框架梁刚度增大系数的取值建议。     

多层多跨框架分层计算法的研究

本文对多层多跨框架在竖向荷载作用下的分层计算法作了一点改进,引入了开口子框架竖柱支座弹性固定的特征系数,推导出刚度折减系数α和弯矩传递系数β的计算公式,使分层法在理论上更加完善,分析精度明显提高。     

纤维塑料筋(FRP筋)有粘结及无粘结部分预应力混凝土梁短期刚度试验研究

分别以碳纤维筋(CFRP筋)及芳纶纤维筋(AFRP筋)为无粘结及有粘结预应力筋,以环氧涂层钢筋为非预应力筋,进行了2组共17条梁的受弯试验。试验结果表明,纤维塑料筋(FRP筋)有粘结及无粘结部分预应力混凝土梁的弯矩与曲率(或弯矩与挠度)曲线接近为双折线,双折线的交点位于开裂弯矩Mcr处。基于双直线假设,利用实测试验梁的终点刚度折减系数β0.5,可求出1/β0.5对换算配筋率nfρ和预应力强度比λ的线性回归方程,并采用预应力筋粘结特征系数Ω对纤维塑料筋的面积进行折减,得到了能同时针对纤维塑料筋有粘结及无粘结部分预应力混凝土梁的统一的刚度计算公式。此外,对ACI440.4R-04提出的关于纤维塑料筋预应力混凝土梁的刚度计算公式,在有效惯性矩软化系数βd中引入预应力筋粘结特征系数Ω,从而使该刚度计算公式能够适用于纤维塑料筋无粘结及有粘结部分预应力混凝土梁的刚度计算,上述两种方法的计算结果与本文试验数据符合良好。     

圆孔蜂窝梁的弯扭屈曲分析

为了对纯弯状态下圆孔蜂窝梁的弯扭屈曲进行研究,将蜂窝梁翼缘和腹板分离,采用有限元软件ANSYS对蜂窝梁开圆孔腹板进行侧向纯弯分析,由挠度-刚度关系反算侧向刚度,得出开孔腹板相对于实心腹板的刚度折减系数ky。考虑开孔腹板的径高比和距高比,经拟合给出了刚度折减系数ky的计算公式,用该系数对蜂窝梁的自由扭转刚度进行修正,代入实腹工字截面梁弯扭屈曲临界弯矩计算公式,得到蜂窝梁的相应计算公式。最后利用该公式分别对不同跨度、不同孔况的简支蜂窝梁在纯弯状态下的弯扭屈曲临界弯矩进行计算,并与有限元分析结果进行对比。分析结果表明,修正后的临界弯矩计算公式具有较高精度。     

支撑屈服后屈曲约束支撑框架损伤集中效应分析

屈曲约束支撑(BRB)屈服后刚度较低,某一层或几层BRB率先屈服会造成屈曲约束支撑框架(BRBF)进入弹塑性阶段后不同楼层间刚度的突变,框架弯矩会重分布,进而影响框架的损伤机制。为此,提出框架基于柱端弯矩比的强柱弱梁计算公式,公式表明：当框架节点下部与上部柱端弯矩同号相等时,柱梁承载力比需求最小为1;当弯矩反向相等时,需求则为无穷大;通过分析楼层间BRB刚度比对两层BRBF弯矩分布的影响,说明BRBF中某层支撑屈服会导致该层节点下部与上部柱端弯矩比发生较大的改变,节点上部柱端弯矩甚至反向增大;综上,支撑屈服后BRBF易出现层间柱铰机制。最后,通过算例验证提出的强柱弱梁计算公式和BRBF弯矩分布规律,同时表明：当BRB-框架刚度比较大或者框架柱梁承载力比较小时,BRBF损伤集中效应较为明显。     

传统框架及楼板局部设缝框架柱端弯矩增大系数分析

柱端弯矩增大系数是实现结构"强柱弱梁"的关键措施之一。分析了传统框架的柱端弯矩增大系数,表明现浇楼板对框架梁端抗弯承载力的贡献不可忽略,抗震规范给出的柱端弯矩增大系数难以实现梁铰屈服机制,柱端出现塑性铰难以避免,由此对框架梁侧楼板局部设缝,以消除楼板对框架梁端抗弯承载力的贡献,从而分析该楼板局部设缝框架的柱端弯矩增大系数,表明现行抗震规范给出的柱端弯矩增大系数对于楼板局部设缝的框架可以实现"强柱弱梁"屈服机制。     

半刚性连接钢管混凝土框剪结构的计算探讨

通过引入梁的等效惯性矩,导出半刚性连接框架剪力墙结构中的重要参数-结构刚度特征值的计算公式;探讨了半刚性连接对框剪结构中剪力墙位移系数、弯矩系数、剪力系数和框架剪力系数等的影响;使用ANSYS建立了半刚性连接钢管混凝土框剪结构的有限元模型.算例分析表明:ANSYS分析结果和本文公式计算结果吻合较好.据此,提出了考虑半刚性连接的设计建议,可供工程设计人员参考.     

楼板局部设缝框架的柱端弯矩增大系数可靠指标分析

本文通过对楼板局部设缝框架的柱端弯矩增大系数可靠指标分析,表明柱端弯矩增大系数η_c随实配系数λ_s增大而增大,且实配系数λ_s是框架结构实现"强柱弱梁"最大的制约因素。在λ_s=1. 0时柱端弯矩增大系数η_c=1. 6;在λ_s≤1. 1中节点柱端弯矩增大系数η_c≤1. 7,边节点下部受拉柱端弯矩增大系数η_c≤2. 2;可见,楼板局部设缝框架对框架结构采用现行《建筑抗震设计规范》中的柱端弯矩增大系数有助于实现"强柱弱梁"屈服机制。     

锈蚀预应力混凝土梁开裂荷载与刚度计算

参照我国现行《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)中适用于预应力混凝土梁的开裂荷载计算公式,引入考虑锈蚀的参数变量来计算锈蚀预应力混凝土梁的开裂弯矩值;以我国现行《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)和《无粘结预应力混凝土结构技术规程》(JGJ 92—2004)中的公式为框架,假定锈蚀预应力混凝土梁开裂后的短期刚度降低系数在锈蚀有粘结预应力混凝土刚度降低系数与锈蚀无粘结预应力混凝土梁刚度降低系数之间随预应力筋锈蚀率线性变化,提出锈蚀预应力混凝土梁短期刚度计算方法。按建立的锈蚀预应力混凝土梁开裂荷载及短期刚度计算方法得出的计算结果与试验结果总体上符合良好。     

FRP片材增强钢筋混凝土梁刚度与变形计算

FRP（fiber reinforced polymer）片材增强钢筋混凝土梁纵筋屈服前刚度是其正常使用阶段的刚度,而纵筋屈服后刚度（又称二次刚度）则能够控制超载情况下梁的变形,因此,两个阶段的刚度都很重要。本文对FRP增强钢筋混凝土梁在受拉纵筋屈服前和屈服后两个阶段的刚度进行了理论分析,将纵筋屈服前后截面弯矩表达为受拉纵筋和FRP应变的函数,推导了增强材料应变不均匀系数的计算式,通过全过程分析得到了受压区混凝土边缘平均应变综合系数随截面弯矩的变化规律,发现屈服后阶段的变化规律明显不同于普通钢筋混凝土梁;通过对80根试验梁数据和40根模拟梁的全过程分析数据进行回归,得到了FRP增强钢筋混凝土梁的刚度和挠度计算式;将计算值与本文试验的实测值以及全过程分析结果进行对比,最后用文献中的试验数据进行了验证。结果表明,本文提出的刚度和挠度计算式具有较高的精度。     

半刚性连接钢框架二阶内力和位移的简化计算

框架中梁柱连接大多介于完全刚接与理想铰接之间,即半刚性连接。提出了半刚性连接钢框架二阶内力与位移的简化计算方法。在计算内力时用弯矩放大法,连接的影响通过将梁的抗弯刚度乘以修正系数来考虑;计算位移时用D值法,连接的影响通过将梁的抗弯刚度转化为等效刚度来考虑。算例表明,在计算中应充分考虑半刚性连接的影响。     

梁板抗弯刚度比对双向板弯矩的影响

通过对均布竖向荷载作用下的双向板内力进行有限元分析,可以看出在0.4≤k≤80时,随着梁板抗弯刚度比k的增加板支座的最大弯矩调整系数呈现非线性增加,而板跨中的最大正弯矩调整系数随着梁板抗弯刚度比k的增加该系数呈现非线性减小;当k≥80时,弯矩调整系数趋向于收敛.利用数值模拟研究双向楼板内力计算系数的变化规律,拟合出弯矩调整系数公式,并该公式对一个实际楼板开裂的项目进行量化判断,判断结果与实际现象基本相符.     

半刚性连接钢框架二阶内力和位移的简化计算

框架中梁柱连接大多介于完全刚接与理想铰接之间,即半刚性连接.提出了半刚性连接钢框架二阶内力与位移的简化计算方法.在计算内力时用弯矩放大法,连接的影响通过将梁的抗弯刚度乘以修正系数来考虑;计算位移时用D值法,连接的影响通过将梁的抗弯刚度转化为等效刚度来考虑.算例表明,在计算中应充分考虑半刚性连接的影响.     

半刚性对预应力自复位框架结构的抗震性能影响分析

预应力自复位混凝土框架节点(简称PTED节点)是半刚性节点,节点的转动刚度对PTED框架结构的弹塑性性能影响较大。引入节点固定系数的概念,给出其理论表达式,并通过PTED节点试验和PTED框架结构的动力弹塑性分析,研究节点转动刚度的变化对PTED框架结构弹塑性性能的影响。研究结果表明:随着节点转动刚度的减小,在侧向荷载作用下,框架结构的最大顶点位移增大而最大基底剪力相应减小;在竖向荷载作用下,梁跨弯矩的分布从负弯矩向正弯矩转化。在半刚性结构设计中必须考虑节点转动刚度对结构弹塑性性能的影响。     

考虑现浇楼板的柱端弯矩增大系数可靠指标分析

本文分析了考虑梁侧楼板有效翼缘宽度范围内板配筋的框架柱端弯矩增大系数可靠指标关系,表明考虑梁侧现浇楼板配筋,抗震规范给出的柱端弯矩增大系数难以实现梁铰屈服机制,柱端出现塑性铰难以避免。分析表明,柱端弯矩增大系数取值达到2.0以上,才能满足建筑结构安全等级为二级时延性破坏的可靠指标β基准值。     

框架梁梁端弯矩调幅计算方法研究

在建筑结构分析中,目前的调幅计算仅对各梁段进行弯矩调节,并未相应调整柱的内力,导致梁柱节点内力不平衡,并且也未考虑到梁刚度变化与梁调幅的关系。本文建议了一种针对结构整体的梁端弯矩调幅计算方法,考虑各梁段刚度变化,通过结构整体有限元分析,实现梁、柱及节点内力平衡的调幅计算。代表性算例计算结果表明,梁端刚度折减系数k_d与传统意义上的调幅系数δ之间存在如下关系:k_d=7.3δ2-9.8δ+3.5。     

SATWE软件的参数选用及计算结果的分析判断

对SATWE总信息中周期折减系数、连梁刚度折减系数、梁刚度增大系数、梁端负弯矩调幅系数等参数的取值进行了总结,探讨了SATWE计算结果的分析、判断和调整,并介绍了结构薄弱层的概念和控制,以供参考。     

部分预应力混凝土受弯构件的变形计算

本文总结国内外已有经验,并对近几年来国内部分预应力混凝土试验梁的分析,提出受拉区出现裂缝的部分预应力混凝土受弯构件的刚度计算公式。本公式以双直线的弯矩-挠度图为计算模式:取出现裂缝前构件的工作刚度为弹性刚度;在弯矩增量作用下出现裂缝后的工作刚度为弹塑性刚度,并以弹性-弹塑性工作下构件的综合刚度表示。弹塑性刚度相对于弹性刚度的降低系数C值按试验实测数据回归求得,他是以构件受拉钢筋换算配筋率nμ为变量的线性函数。本刚度公式计算简便、概念明确、使构件出现裂缝前后的刚度有机地联系起来。通过国内99根试验梁、157个测点的验算表明,实测与计算挠度值十分吻合。     

钢筋混凝土门式及封闭式单元框架柱的非线性二阶效应分析

本文给出了钢筋混凝土框架非线性二阶效应电算分析的基本思路及步骤,并以最基本的门式单元框架及封闭式单元框架为对象,系统分析了竖向及水平荷载、梁-柱线刚度比以及柱的细长度等因素对柱控制截面二阶弯矩的影响规律。并以修订后的《混凝土结构设计规范》中的偏心距增大系数η的计算公式为基点,给出了能较准确反映上述两类框架柱控制截面二阶弯矩的当量标准柱长度(计算长度)l_0,以及该当量长度随各影响因素变化的规律及其拟合公式。     

钢-混凝土预制混合梁框架抗侧刚度等效计算及精度分析

随着装配式建筑发展中新型建造体系和建造技术不断创新,预制构件连接节点的半刚性特性逐渐引起国内外学者的关注。通过单层单跨的预制混合梁框架抗侧刚度给出了削减系数与半刚性折减系数的计算式,提出了在水平荷载作用下多层多跨预制混合梁框架侧移量的等效计算方法。采用有限元分析软件ABAQUS建立了模型进行分析,对比分析了预制混合梁框架有限元模型与等效均质梁框架模型计算结果。结果表明：在水平荷载作用下,利用削减系数与半刚性折减系数建立的等效均质梁框架与预制混合梁框架结果吻合较好,等效计算方法具有较高的准确性。当框架节点转动刚度偏小时,预制混合梁框架与均质混凝土梁框架水平位移相差相对较小;随着框架节点转动刚度增大,水平位移差异逐渐增大。