考慮剪切效應(yīng)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?jī)?nèi)容是國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“異形柱結(jié)構(gòu)空間非線性動(dòng)力反應(yīng)分析方法和整體抗震性能研究”（項(xiàng)目編號(hào)50478067）的一個(gè)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(yīng)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(shí)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(fù)雜受力狀態(tài)，因此其內(nèi)力分析必須建立一個(gè)能夠綜合考慮空間效應(yīng)的壓、彎、剪、扭的桿元模型才能得到正確

2、的計(jì)算結(jié)果。目前適用于矩形柱的一般空間桿元分析模型無(wú)法解決雙軸及多軸加載下的耦合問(wèn)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(wèn)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(yīng)影響，導(dǎo)致在分析時(shí)纖維模型與構(gòu)件實(shí)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(yīng)用未考慮剪切效應(yīng)的纖維模型進(jìn)行分析時(shí)只適用于大剪跨比構(gòu)件。在實(shí)

3、際工程中，異形柱的剪跨比通常較小，此時(shí)剪切效應(yīng)對(duì)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(duì)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(yīng)影響，并分析改進(jìn)后的模型對(duì)于鋼筋混凝土異形柱截面分析的適用范圍，對(duì)于纖維模型桿單元的進(jìn)一步完善和計(jì)算精度的進(jìn)一步提高，具有重要的理論和實(shí)際意義。圍繞這個(gè)目標(biāo)，本文主要完成以下工作：
　?、偻ㄟ^(guò)和實(shí)體模型對(duì)比分析肢高厚比4：1等肢L形柱，驗(yàn)

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。
　?、诜治黾羟行?yīng)對(duì)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(yīng)的纖維模型基礎(chǔ)上，加入剪切效應(yīng)影響，建立可以綜合考慮壓、彎、剪、扭四種效應(yīng)的空間梁柱纖維模型，并驗(yàn)證加入剪切效應(yīng)理論的正確性。
　?、墼趶椥噪A段以剪跨比l、肢高厚比h和等肢不等肢等影響剪切效應(yīng)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(duì)《混凝土異形柱