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钢筋混凝土异形柱结构非线性分析方法研究

钢筋混凝土异形柱结构非线性分析方法研究

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作者：罗荣利湖南大学

学位级别：硕士

钢筋混凝土异形柱结构体系具有优良的建筑功能,在住宅建筑中有广阔的发展前景。目前对于异形柱结构的研究,还没有一种成熟的非线性分析工具和方法。本文通过对异形柱结构体系进行深入理论分析,研究了对空间异形柱结构进行非线性地震反... 详细信息

钢筋混凝土异形柱结构体系具有优良的建筑功能,在住宅建筑中有广阔的发展前景。目前对于异形柱结构的研究,还没有一种成熟的非线性分析工具和方法。本文通过对异形柱结构体系进行深入理论分析,研究了对空间异形柱结构进行非线性地震反应分析的有限元方法,主要的工作包括以下几个方面:(1)根据钢筋混凝土异形柱结构的受力和变形特性,建立了一种用于异形柱空间非线性分析的多弹簧单元模型。以T形截面柱为例,在平截面假定前提下,建立了新的截面位移模式。采用三分段变刚度杆单元模型,利用虚功原理,导出了其单元刚度矩阵。(2)通过对模拟异形柱的空间多弹簧模型进行修改,建立了一种带刚域的三分段变刚度空间梁单元模型;加入符合剪力墙受力性能的剪切弹簧,建立了一种空间多弹簧杆墙元非线性分析模型,并导出了相应的刚度矩阵。(3)运用MATLAB,利用其语言风格自由的特点,针对异形柱构件截面信息复杂输入难等问题,本文创建了一种定点网格坐标法,采用将矩阵的网格数字与截面的图形数据相结合的方式,简化了输入,形成一种新颖的编程思路;程序能在截面原位形成应力应变云图,便于计算结果分析;建立了统一的空间杆件分析模块,使编制程序对结构进行非线性地震反应分析得以相对简便实现。(4)分别对异形柱、剪力墙试验构件的非线性受力性能进行分析,并对建立的异形柱框架模型进行了弹性时程分析,通过对比验证本文方法和计算程序的合理性。在此基础上,建立一个异形柱框架-剪力墙结构模型并通过简化,对其进行了弹塑性时程分析。通过这些算例分析本文所采用方法的优缺点,为异形柱结构理论分析及结构可视化编程提供一些研究思路。

关键词：异形柱结构多弹簧单元空间刚度矩阵非线性有限元分析 MATLAB程序设计

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