鋼結(jié)構(gòu)交錯(cuò)桁架體系靜力和動(dòng)力性能分析.pdf

1、本文回顧了交錯(cuò)桁架結(jié)構(gòu)體系的理論研究現(xiàn)狀和工程應(yīng)用概況，在此基礎(chǔ)上，針對(duì)研究成果中的不足之處，主要完成了以下幾個(gè)方面的工作： (1)在靜力彈性分析理論方面，根據(jù)交錯(cuò)桁架結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)，提出了豎向荷載作用下，交錯(cuò)桁架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算的力學(xué)模型和計(jì)算方法。 對(duì)于空腹交錯(cuò)桁架結(jié)構(gòu)，在引入桁架的轉(zhuǎn)動(dòng)剛度和傳遞系數(shù)的基礎(chǔ)上，將單榀橫向框架簡(jiǎn)化為無側(cè)移剛架，算例分析表明：該方法使得參與迭代計(jì)算的構(gòu)件數(shù)量大大減少，收斂速度提高，從而減少了

2、計(jì)算工作量。 對(duì)于混合交錯(cuò)桁架結(jié)構(gòu)，本文給出了構(gòu)件內(nèi)力的計(jì)算公式和計(jì)算方法。 根據(jù)交錯(cuò)桁架結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的受力特點(diǎn)和傳力方式，在樓板剛性假定和忽略扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的基礎(chǔ)上，本文提出了構(gòu)件內(nèi)力和樓層側(cè)移計(jì)算的平面分析模型，并給出了結(jié)構(gòu)層間側(cè)移剛度計(jì)算公式以及內(nèi)力和側(cè)移的計(jì)算公式和計(jì)算方法，算例分析表明：該方法簡(jiǎn)便實(shí)用，具有較高的精度。本文給出了兩種考慮二階效應(yīng)的方法：一種方法通過將二階效應(yīng)的影響等效為層間側(cè)移剛度的折減，給出

3、了考慮二階效應(yīng)后結(jié)構(gòu)側(cè)移剛度的計(jì)算公式和考慮二階效應(yīng)和空間整體作用的內(nèi)力和側(cè)移平面計(jì)算模型及計(jì)算方法，另一種方法將結(jié)構(gòu)等效為一根組合壓桿，通過求解壓桿的微分方程，得出結(jié)構(gòu)在水平荷載和豎向荷載作用下結(jié)構(gòu)的變形曲線。 通過將結(jié)構(gòu)等效為一根組合壓桿，本文提出了采用能量法計(jì)算結(jié)構(gòu)整體失穩(wěn)的臨界荷載的計(jì)算方法。另外本文還研究了考慮樓板影響后弦桿截面特性的計(jì)算方法以及考慮扭轉(zhuǎn)效應(yīng)后結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件所分配剪力的修正公式。 (2)在地震反

4、應(yīng)的有限元分析方面，根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)交錯(cuò)桁架結(jié)構(gòu)體系主要構(gòu)件為薄壁桿件的特點(diǎn)，分析了薄壁桿件中各種變形之間的耦合關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出了考慮剪力影響，二階效應(yīng)、翹曲分布以及截面開口和閉口等因素的單元?jiǎng)偠染仃?。基于理想彈塑性假定，給出了單元的彈塑性剛度矩陣，在空間桿系層模型假定的基礎(chǔ)上，建立了結(jié)構(gòu)的動(dòng)力平衡方程，并對(duì)空腹節(jié)間距的大小、阻尼比以及地震波輸入維數(shù)對(duì)地震響應(yīng)的影響進(jìn)行了研究，算例分析表明：空腹節(jié)間的節(jié)間距和阻尼比對(duì)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)影

5、響較大，而地震波輸入維數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)的位移影響較小。 (3)在地震作用計(jì)算的簡(jiǎn)化分析方面，基于振型分解法，本文給出了多維地震動(dòng)輸入下結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)計(jì)算的具體計(jì)算公式和方法，并討論了計(jì)算中合理振型數(shù)的計(jì)算方法。通過構(gòu)造一個(gè)容易求得自振頻率和各階振型的結(jié)構(gòu)，運(yùn)用矩陣攝動(dòng)理論，本文提出了交錯(cuò)桁架結(jié)構(gòu)各階自振頻率和各階振型的簡(jiǎn)化計(jì)算方法。 運(yùn)用本文所提出的自振頻率和振型計(jì)算方法，對(duì)分別采用底部剪力法和振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算的結(jié)構(gòu)層間剪力進(jìn)