框架結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵力學(xué)問題研究.pdf

1、框架結(jié)構(gòu)是實(shí)際工程中廣泛采用的結(jié)構(gòu)體系,為實(shí)現(xiàn)該種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性、合理性和經(jīng)濟(jì)性,對(duì)其關(guān)鍵力學(xué)問題進(jìn)行深入研究具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值.本文采用非線性有限元法、微分求積單元法和近似計(jì)算法等數(shù)值方法對(duì)框架結(jié)構(gòu)的幾何非線性和彈塑性計(jì)算模型以及框架結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)問題進(jìn)行了研究.主要工作由以下三個(gè)部分組成.1.在非線性有限元空間梁元模型的基礎(chǔ)上,導(dǎo)出了適用于鋼框架結(jié)構(gòu)幾何和材料非線性耦合分析的有限元力學(xué)模型.考慮了桿件的軸向變形、雙向彎曲

2、變形、剪切變形、扭轉(zhuǎn)變形、翹曲變形及其耦合效應(yīng),所導(dǎo)出的幾何非線性模型可用于薄壁空間鋼框架結(jié)構(gòu)的彎扭失穩(wěn)分析.考慮塑性擴(kuò)展的彈塑性分析通過沿梁軸方向及其橫截面上選取一定數(shù)量的高斯點(diǎn)而實(shí)現(xiàn),對(duì)薄壁單元考慮了高斯點(diǎn)翹曲應(yīng)力對(duì)屈服的影響.采用本文導(dǎo)出的雙非線性力學(xué)模型可實(shí)現(xiàn)鋼框架結(jié)構(gòu)在荷載作用下的極限承載力分析.數(shù)值算例的比較表明了該力學(xué)模型的正確性和有效性.2.根據(jù)微分求積法和微分求積單元法基本原理,建立了適用于分析框架結(jié)構(gòu)關(guān)鍵力學(xué)問題的微

3、分求積單元法力學(xué)模型,主要包括變截面門式剛架結(jié)構(gòu)彈性分析的微分求積單元法模型、框架結(jié)構(gòu)二階效應(yīng)分析的微分求積單元法模型、梁彈塑性分析的微分求積法模型以及框架結(jié)構(gòu)彈塑性分析的微分求積單元法模型.數(shù)值算例的分析比較說明了微分求積法和微分求積單元法用于框架結(jié)構(gòu)分析的優(yōu)越性.3.采用近似計(jì)算法研究了地震作用下高層建筑的動(dòng)力響應(yīng)問題.主要論述了新的抗震規(guī)范中關(guān)于扭轉(zhuǎn)振動(dòng)效應(yīng)控制的規(guī)定在實(shí)施中存在的問題以及這一領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀.在此基礎(chǔ)上對(duì)對(duì)稱