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考虑剪切效应的梁柱纤维模型分析异形柱的适用范围研究

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考虑剪切效应的梁柱纤维模型分析异形柱的适用范围研究

作者：王玉芳重庆大学

学位级别：硕士

本文研究内容是国家自然科学基金项目“异形柱结构空间非线性动力反应分析方法和整体抗震性能研究”(项目编号50478067)的一个组成部分。《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ149-2006明确规定异形柱应采用空间分析模型。异形柱截面的弯心... 详细信息

本文研究内容是国家自然科学基金项目“异形柱结构空间非线性动力反应分析方法和整体抗震性能研究”(项目编号50478067)的一个组成部分。《混凝土异形柱结构技术规程》JGJ149-2006明确规定异形柱应采用空间分析模型。异形柱截面的弯心、剪切中心和形心不重合,内力分析时双向弯曲耦合、轴向变形与弯曲变形耦合,常处于压、弯、剪、扭的复杂受力状态,因此其内力分析必须建立一个能够综合考虑空间效应的压、弯、剪、扭的杆元模型才能得到正确的计算结果。目前适用于矩形柱的一般空间杆元分析模型无法解决双轴及多轴加载下的耦合问题,故不适宜分析异形柱。纤维模型梁柱单元是目前解决梁柱空间分析中双向弯曲耦合以及轴向变形与弯曲变形耦合问题最有效的单元模型,是目前分析异形柱构件和结构最理想的模型。但纤维模型目前尚不能考虑剪切效应影响,导致在分析时纤维模型与构件实际受力结果比较误差仍较大。已有研究表明,异形柱构件在应用未考虑剪切效应的纤维模型进行分析时只适用于大剪跨比构件。在实际工程中,异形柱的剪跨比通常较小,此时剪切效应对截面变形的影响将不可忽略,能否继续适用于杆元分析取决于构件的剪切变形相对于弯曲变形在构件总变形中所占的比例是否可以忽略。因此在纤维模型中加入剪切效应影响,并分析改进后的模型对于钢筋混凝土异形柱截面分析的适用范围,对于纤维模型杆单元的进一步完善和计算精度的进一步提高,具有重要的理论和实际意义。围绕这个目标,本文主要完成以下工作:①通过和实体模型对比分析肢高厚比4:1等肢L形柱,验证一般空间杆单元在不适宜分析异形柱,纤维模型梁柱单元是目前分析异形柱的理想模型。②分析剪切效应对杆元分析影响;基于有限单元柔度法,在传统考虑压、弯效应的纤维模型基础上,加入剪切效应影响,建立可以综合考虑压、弯、剪、扭四种效应的空间梁柱纤维模型,并验证加入剪切效应理论的正确性。③在弹性阶段以剪跨比λ、肢高厚比η和等肢不等肢等影响剪切效应的主要因素为参量,在构件层次上以柱顶侧移和柱顶转角误差作为依据,对《混凝土异形柱结构技术规程》规定的L形、T形、十形柱分别适用考虑剪切效应前后的纤维模型梁柱单元分析的适用性进行定量探讨,给出异形柱适用考虑剪切效应纤维模型杆元分析的剪跨比λ和肢高厚比η范围,为异形柱进一步的工程应用提供参考建议,也为非线性阶段应用考虑剪切效应纤维模型分析异形柱打下基础。

关键词：纤维模型梁柱单元剪切效应异形柱剪跨比肢高厚比

基于有限单元柔度法的钢筋混凝土空间框架非弹性地震反应分析

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建筑结构学报 2004年第2期25卷 79-84页

作者：陈滔黄宗明重庆大学土木工程学院重庆400045

本文基于有限单元柔度法纤维模型梁柱单元理论,编制了钢筋混凝土空间杆系结构非弹性动力分析程序。通过对一个退台六层钢筋混凝土空间框架振动台试验结果与数值模拟分析结果的对比,对基于非线性有限单元理论和纤维模型的空间杆系分析模... 详细信息

本文基于有限单元柔度法纤维模型梁柱单元理论,编制了钢筋混凝土空间杆系结构非弹性动力分析程序。通过对一个退台六层钢筋混凝土空间框架振动台试验结果与数值模拟分析结果的对比,对基于非线性有限单元理论和纤维模型的空间杆系分析模型进行钢筋混凝土空间框架非弹性地震反应分析的有效性进行了验证和评价。对地震振动台试验的模拟分析表明,纤维模型梁柱单元对中等以下损伤的结构地震反应具有很好的模拟能力,对于结构处于严重损伤的阶段,模拟所得的结构位移和损伤程度将会小于结构的实际位移和损伤程度,这可能是由于目前纤维模型梁柱单元尚不能考虑钢筋的粘结滑移以及将现浇楼板简单处理为刚性并未考虑楼板刚度实际会出现明显降低的现象所致。

关键词：钢筋混凝土空间框架地震反应非线性有限元柔度法纤维模型梁柱单元

基于有限单元柔度法和刚度法的非线性梁柱单元比较研究

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工程力学 2003年第5期20卷 24-31页

作者：黄宗明陈滔重庆大学土木工程学院重庆400045

分别基于有限单元柔度法和有限单元刚度法理论,采用纤维模型梁柱单元编制了钢筋混凝土杆系结构非弹性分析程序。基于柔度法的梁柱单元模型的特点在于以单元截面力插值函数作为出发点,在不考虑几何非线性的前提下,总能保证单元内部截面... 详细信息

分别基于有限单元柔度法和有限单元刚度法理论,采用纤维模型梁柱单元编制了钢筋混凝土杆系结构非弹性分析程序。基于柔度法的梁柱单元模型的特点在于以单元截面力插值函数作为出发点,在不考虑几何非线性的前提下,总能保证单元内部截面力场分布满足平衡条件。通过构造的数值算例及钢筋混凝土双向弯曲柱反复加载试验结果与两种方法模拟分析结果的对比,对柔度法与刚度法的分析效果进行了比较研究,并对纤维模型梁柱单元解决空间杆系结构非弹性分析的有效性进行了验证。结果表明:对于结构处于强非线性阶段,尤其是对于处理下降段(软化)问题,基于柔度法的梁柱单元无论从计算效率还是计算效果上都明显优于基于刚度法的梁柱单元;纤维模型梁柱单元是目前处理空间杆系双向弯曲与变轴力耦合问题最为实用有效的单元分析模型。

关键词：钢筋混凝土和预应力混凝土结构地震反应分析非线性有限元柔度法纤维模型梁柱单元

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强度偏心对偏心结构非弹性反应的影响分析

建筑结构 2005年第3期35卷 48-50页

作者：黄宗明王耀伟重庆大学土木工程学院 400045

偏心结构在强震作用下进入非弹性反应阶段后,楼层强度分布状态将会对结构扭转耦联反应产生明显的影响作用。着重对比了不同周期的单层偏心结构受强度偏心的影响程度,以此提出了通过改变楼层强度偏心距来降低结构非弹性扭转效应的... 详细信息

偏心结构在强震作用下进入非弹性反应阶段后,楼层强度分布状态将会对结构扭转耦联反应产生明显的影响作用。着重对比了不同周期的单层偏心结构受强度偏心的影响程度,以此提出了通过改变楼层强度偏心距来降低结构非弹性扭转效应的方法,并采用基于有限元柔度法的纤维模型梁柱单元模拟分析了钢筋混凝土偏心框架的非弹性地震反应,对该控制方法的有效性进行了验证。

关键词：强度偏心偏心结构非弹性楼层扭转效应纤维模型梁柱单元钢筋混凝土强震周期强度分布

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钢筋砼异形柱在不同加载方向的受力性能分析

重庆大学学报（自然科学版） 2005年第8期28卷 117-121页

作者：杨溥唐剑陈名弟黄宗明重庆大学土木工程学院重庆400030

采用基于有限单元柔度法的纤维模型梁柱单元对不同轴压比的钢筋混凝土异形柱在不同加载方向下的受力性能进行模拟分析,并分别从承载力、刚度及延性3个方面进行比较,从而为异形柱的受力性能分析及抗震设计提供参考依据.结果表明,L形和T... 详细信息

采用基于有限单元柔度法的纤维模型梁柱单元对不同轴压比的钢筋混凝土异形柱在不同加载方向下的受力性能进行模拟分析,并分别从承载力、刚度及延性3个方面进行比较,从而为异形柱的受力性能分析及抗震设计提供参考依据.结果表明,L形和T形柱在不同方向上的承载力、刚度及延性相差较大,而十形柱在不同方向上的承载力、刚度及延性则比较接近.

关键词：纤维模型梁柱单元异形柱受力性能抗震设计

不同轴压比的钢筋混凝土异形柱受力性能模拟分析

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江西建材 2006年第1期 9-11页

作者：唐剑江西科技师范学院土木工程系江西南昌330013

采用基于有限单元柔度法的纤维模型梁柱单元对不同轴压比的钢筋混凝土异形柱在相同加载方向下的受力性能进行模拟分析,并分别从承载力、刚度及延性三个方面进行比较,从而为异形柱的受力性能分析及抗震设计提供参考依据。结果表明,随着... 详细信息

采用基于有限单元柔度法的纤维模型梁柱单元对不同轴压比的钢筋混凝土异形柱在相同加载方向下的受力性能进行模拟分析,并分别从承载力、刚度及延性三个方面进行比较,从而为异形柱的受力性能分析及抗震设计提供参考依据。结果表明,随着轴压比的增大,异形柱的承载力、刚度会增大,延性会降低。

关键词：纤维模型梁柱单元异形柱受力性能抗震设计