考慮剪切效應的梁柱纖維模型分析異形柱的適用范圍研究.pdf

1、本文研究內(nèi)容是國家自然科學基金項目“異形柱結(jié)構(gòu)空間非線性動力反應分析方法和整體抗震性能研究”（項目編號50478067）的一個組成部分。
　　《混凝土異形柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ149-2006明確規(guī)定異形柱應采用空間分析模型。異形柱截面的彎心、剪切中心和形心不重合，內(nèi)力分析時雙向彎曲耦合、軸向變形與彎曲變形耦合，常處于壓、彎、剪、扭的復雜受力狀態(tài)，因此其內(nèi)力分析必須建立一個能夠綜合考慮空間效應的壓、彎、剪、扭的桿元模型才能得到正確

2、的計算結(jié)果。目前適用于矩形柱的一般空間桿元分析模型無法解決雙軸及多軸加載下的耦合問題，故不適宜分析異形柱。纖維模型梁柱單元是目前解決梁柱空間分析中雙向彎曲耦合以及軸向變形與彎曲變形耦合問題最有效的單元模型，是目前分析異形柱構(gòu)件和結(jié)構(gòu)最理想的模型。
　　但纖維模型目前尚不能考慮剪切效應影響，導致在分析時纖維模型與構(gòu)件實際受力結(jié)果比較誤差仍較大。已有研究表明，異形柱構(gòu)件在應用未考慮剪切效應的纖維模型進行分析時只適用于大剪跨比構(gòu)件。在實

3、際工程中，異形柱的剪跨比通常較小，此時剪切效應對截面變形的影響將不可忽略，能否繼續(xù)適用于桿元分析取決于構(gòu)件的剪切變形相對于彎曲變形在構(gòu)件總變形中所占的比例是否可以忽略。因此在纖維模型中加入剪切效應影響，并分析改進后的模型對于鋼筋混凝土異形柱截面分析的適用范圍，對于纖維模型桿單元的進一步完善和計算精度的進一步提高，具有重要的理論和實際意義。圍繞這個目標，本文主要完成以下工作：
　?、偻ㄟ^和實體模型對比分析肢高厚比4：1等肢L形柱，驗

4、證一般空間桿單元在不適宜分析異形柱，纖維模型梁柱單元是目前分析異形柱的理想模型。
　　②分析剪切效應對桿元分析影響；基于有限單元柔度法，在傳統(tǒng)考慮壓、彎效應的纖維模型基礎(chǔ)上，加入剪切效應影響，建立可以綜合考慮壓、彎、剪、扭四種效應的空間梁柱纖維模型，并驗證加入剪切效應理論的正確性。
　　③在彈性階段以剪跨比l、肢高厚比h和等肢不等肢等影響剪切效應的主要因素為參量，在構(gòu)件層次上以柱頂側(cè)移和柱頂轉(zhuǎn)角誤差作為依據(jù)，對《混凝土異形柱