鋼-混凝土混合結構豎向差異變形研究.pdf

1、鋼-混凝土混合結構被廣泛應用于高層、超高層結構中.但由于鋼材、混凝土強度不同,剛度不同,長期作用效應不同,使這種混合結構具有不同于其它單一材料結構的特殊性.該文在已有的混凝土收縮徐變理論的基礎上,研究鋼-混凝土混合結構在重力荷載作用下的長期性能.該文提出了基于廣義時間函數(shù)的有限元模型.將紛繁復雜的時間變化過程,歸納為時間持續(xù)、時間變化這兩種形態(tài).通過區(qū)分主體與屬性明確各層次時間函數(shù)相互之間的關系,通過能量的累積、保持、釋放與轉移形成時間

2、模型的機制,通過定義激活、活動、滅活、不活動等狀態(tài)形成時間模型的具體處理方法.時間模型將多種復雜、特殊結構的受力狀態(tài)及計算要求,在時間概念上統(tǒng)一,納入到同一體系中.該文詳細闡述了時間模型的系列概念,提出了可供實際操作的處理方法,并編制出可供實際使用的軟件.從徐變的基本特性出發(fā),該文歸納出構件徐變開展的比例特性.認為在構件這一特定的范圍內(nèi),當應力分布滿足線性關系時,應力所產(chǎn)生的徐變變形也滿足線性關系.利用這種比例特性,該文提出了新的計算收

3、縮徐變的梁、柱、墻有限元單元模型,并編入基于時間函數(shù)的有限元軟件.該單元模型只需記錄有限點的應力徐變歷程,在提高計算精度的同時有效地減小了計算數(shù)據(jù)量.該文還提出了集成材料非線性梁柱單元剛度矩陣、荷載向量矩陣的新方法.該方法直接從位移法基本概念出發(fā),通過特定積分算子的組合,得到單元剛度矩陣和荷載向量矩陣.該方法避免了高斯積分在開裂、塑性鉸等剛度突變時的誤差,并且具有廣泛的普適性.該文利用該方法將進行徐變計算,使該文方法形成較為完整的體系.

4、為研究結構的差異變形問題,該文首先定義了名義軸壓力和軸壓剛度比的概念.作為不受計算模式影響的客觀量,這兩個參數(shù)使各種結構類型中多種差異變形問題得到統(tǒng)一,成為量化分析差異變形的重要參數(shù).水平梁的附加剪力是差異變形的直接結果,其分布形態(tài)和數(shù)值大小直接地反映了差異變形特征,因此該文研究圍繞梁附加剪力展開,使多種結構的差異變形問題具有橫向可比性.該文首先分析了彈性結構施工平差的影響和混凝土結構徐變對差異變形的影響,這兩種情況反映了鋼-混凝土混合

5、結構的兩個側面.在此基礎上,該文分析了鋼-混凝土混合結構在重力荷載作用下差異變形的特性,并分析了型鋼混凝土及帶伸臂加強層結構的特點,得出一些規(guī)律性認識.該文還嘗試著對豎向差異變形問題進行理論解析分析,推導了彈性結構一次加載和模擬施工加載差異變形內(nèi)力的解析公式.在此基礎上推導了鋼-混凝土混合結構考慮徐變影響的解析公式,和模擬施工加載的基于時間的解析積分式.該文分析了徐變變形內(nèi)力在彈性計算基礎上的增大因素,在數(shù)值和解析分析的基礎上,提出了在