鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)豎向差異變形研究.pdf

1、鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于高層、超高層結(jié)構(gòu)中.但由于鋼材、混凝土強(qiáng)度不同,剛度不同,長(zhǎng)期作用效應(yīng)不同,使這種混合結(jié)構(gòu)具有不同于其它單一材料結(jié)構(gòu)的特殊性.該文在已有的混凝土收縮徐變理論的基礎(chǔ)上,研究鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)在重力荷載作用下的長(zhǎng)期性能.該文提出了基于廣義時(shí)間函數(shù)的有限元模型.將紛繁復(fù)雜的時(shí)間變化過(guò)程,歸納為時(shí)間持續(xù)、時(shí)間變化這兩種形態(tài).通過(guò)區(qū)分主體與屬性明確各層次時(shí)間函數(shù)相互之間的關(guān)系,通過(guò)能量的累積、保持、釋放與轉(zhuǎn)移形成時(shí)間

2、模型的機(jī)制,通過(guò)定義激活、活動(dòng)、滅活、不活動(dòng)等狀態(tài)形成時(shí)間模型的具體處理方法.時(shí)間模型將多種復(fù)雜、特殊結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)及計(jì)算要求,在時(shí)間概念上統(tǒng)一,納入到同一體系中.該文詳細(xì)闡述了時(shí)間模型的系列概念,提出了可供實(shí)際操作的處理方法,并編制出可供實(shí)際使用的軟件.從徐變的基本特性出發(fā),該文歸納出構(gòu)件徐變開(kāi)展的比例特性.認(rèn)為在構(gòu)件這一特定的范圍內(nèi),當(dāng)應(yīng)力分布滿足線性關(guān)系時(shí),應(yīng)力所產(chǎn)生的徐變變形也滿足線性關(guān)系.利用這種比例特性,該文提出了新的計(jì)算收

3、縮徐變的梁、柱、墻有限元單元模型,并編入基于時(shí)間函數(shù)的有限元軟件.該單元模型只需記錄有限點(diǎn)的應(yīng)力徐變歷程,在提高計(jì)算精度的同時(shí)有效地減小了計(jì)算數(shù)據(jù)量.該文還提出了集成材料非線性梁柱單元?jiǎng)偠染仃?、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(guò)特定積分算子的組合,得到單元?jiǎng)偠染仃嚭秃奢d向量矩陣.該方法避免了高斯積分在開(kāi)裂、塑性鉸等剛度突變時(shí)的誤差,并且具有廣泛的普適性.該文利用該方法將進(jìn)行徐變計(jì)算,使該文方法形成較為完整的體系.

4、為研究結(jié)構(gòu)的差異變形問(wèn)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(jì)算模式影響的客觀量,這兩個(gè)參數(shù)使各種結(jié)構(gòu)類(lèi)型中多種差異變形問(wèn)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(jié)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(kāi),使多種結(jié)構(gòu)的差異變形問(wèn)題具有橫向可比性.該文首先分析了彈性結(jié)構(gòu)施工平差的影響和混凝土結(jié)構(gòu)徐變對(duì)差異變形的影響,這兩種情況反映了鋼-混凝土混合

5、結(jié)構(gòu)的兩個(gè)側(cè)面.在此基礎(chǔ)上,該文分析了鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)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(qiáng)層結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),得出一些規(guī)律性認(rèn)識(shí).該文還嘗試著對(duì)豎向差異變形問(wèn)題進(jìn)行理論解析分析,推導(dǎo)了彈性結(jié)構(gòu)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(chǔ)上推導(dǎo)了鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)考慮徐變影響的解析公式,和模擬施工加載的基于時(shí)間的解析積分式.該文分析了徐變變形內(nèi)力在彈性計(jì)算基礎(chǔ)上的增大因素,在數(shù)值和解析分析的基礎(chǔ)上,提出了在