混凝土結(jié)構(gòu)非線性分析研究以及實(shí)例工程應(yīng)用.pdf

1、基于性能的抗震設(shè)計(jì)代表了未來(lái)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的發(fā)展方向。最近幾年，美國(guó)、日本、澳大利亞、歐洲等國(guó)家和地區(qū)紛紛發(fā)布了基于性能抗震設(shè)計(jì)的有關(guān)文件和法規(guī)，我國(guó)也在2004年首次發(fā)布了《建筑工程抗震性態(tài)設(shè)計(jì)通則(試用)》。性能抗震設(shè)計(jì)最主要的工作就是判別結(jié)構(gòu)性能水準(zhǔn)，而結(jié)構(gòu)性能水準(zhǔn)的評(píng)價(jià)又依賴于理論計(jì)算和試驗(yàn)研究，目前最主要的理論計(jì)算方法就是對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行推覆分析和彈塑性時(shí)程分析，這兩種分析方法的核心內(nèi)容就是結(jié)構(gòu)的靜力和動(dòng)力彈塑性分析。對(duì)鋼筋混凝土材料

2、而言，基于平面單元和三維實(shí)體單元的構(gòu)件分析較為成熟，將這種單元模型推廣到鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)分析則還有較多的工作要做。本論文在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，通過(guò)系統(tǒng)的理論研究，提出了精確、簡(jiǎn)單和實(shí)用的分析方法，編制了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)推覆分析程序(TBPOA)和彈塑性時(shí)程分析程序(TBNLDA)，用這兩個(gè)程序進(jìn)行了一些算例驗(yàn)證并對(duì)上海環(huán)球金融中心大廈模型結(jié)構(gòu)和原型結(jié)構(gòu)進(jìn)行了彈塑性時(shí)程分析。論文的具體內(nèi)容如下：1.在平截面假定的基礎(chǔ)上，開發(fā)研究了兩種橫

3、截面模型—截面線積分模型和纖維模型，在單元模型內(nèi)部引入了子結(jié)構(gòu)的概念，將一個(gè)梁?jiǎn)卧殖?個(gè)子單元，從而實(shí)現(xiàn)了用一個(gè)梁?jiǎn)卧M一根柱或一根梁。在梁?jiǎn)卧獌?nèi)部通過(guò)增加非線性剪切彈簧得到了墻單元模型，使得該單元能同時(shí)考慮彎曲、軸向和剪切變形。為了得到結(jié)構(gòu)反應(yīng)的全過(guò)程曲線，在非線性方程組的求解過(guò)程中引入了柱面弧長(zhǎng)方法，在一定的情況下可以搜索到結(jié)構(gòu)位移曲線的下降段，為評(píng)估大震作用下的結(jié)構(gòu)抗震性能提供了可能。 2.對(duì)簡(jiǎn)支梁、單柱、單層框架、2

4、層框架和核心筒體模型等5個(gè)算例進(jìn)行了計(jì)算分析，并與ADINA的分析結(jié)果進(jìn)行了比較，得到了纖維模型的合適條帶數(shù)和條塊數(shù)，比較了橫截面纖維模型和線積分模型的計(jì)算精度和計(jì)算時(shí)間，驗(yàn)證了單元子結(jié)構(gòu)模型的高效率和高精度，與平面單元、三維實(shí)體單元相比較，基于宏觀單元的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)分析具有收斂穩(wěn)定、計(jì)算速度快和具有相當(dāng)高的計(jì)算精度等優(yōu)點(diǎn)，為目前分析高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的首選方法。 3.通過(guò)在單元幾何方程中引入二次項(xiàng)，較為精確地考慮了重力二階效

5、應(yīng)對(duì)高層結(jié)構(gòu)受力特性的影響。對(duì)兩棟不同結(jié)構(gòu)體系的高層混凝土建筑進(jìn)行了推覆分析，詳細(xì)討論了二階效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)側(cè)移和基底傾覆力矩的影響并給出了高層混凝土結(jié)構(gòu)關(guān)于二階效應(yīng)的幾點(diǎn)結(jié)論。 4.上海環(huán)球金融中心大廈屬于結(jié)構(gòu)體系及結(jié)構(gòu)布置復(fù)雜、結(jié)構(gòu)高度及體型超限的超高層建筑，為了確保該建筑結(jié)構(gòu)的抗震安全性和可靠性，對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行了彈塑性時(shí)程分析，以便更深入、直觀、全面地研究該結(jié)構(gòu)的抗震性能。為了檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)彈塑性時(shí)程分析的可靠性，本文首先對(duì)振動(dòng)臺(tái)試