基于區(qū)段混合能的位移有限元法研究及其應(yīng)用.pdf

1、現(xiàn)行的雙、多重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系研究中，通常對框架只考慮其剪切變形，對剪力墻(或支撐、簡體)僅考慮其彎曲變形的影響，各層樓板將兩者連接起來，它僅傳遞水平力并且使得受彎和受剪兩部分變形協(xié)調(diào)。而實(shí)際工程中廣泛采用的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框架-核芯筒結(jié)構(gòu)體系等多種雙重抗側(cè)力體系中的剪力墻結(jié)構(gòu)、簡體結(jié)構(gòu)與普通實(shí)腹式構(gòu)件不同，通常采用空腹式、格構(gòu)式，在水平荷載作用下發(fā)生側(cè)向變形，其自身的剪切變形所占總的變形的比例是很大的，對于某些鋼桁架、支撐框架，甚

2、至剪切變形的比例大于彎曲變形。如此看來，對這樣的結(jié)構(gòu)體系，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)理論的簡化會造成一定的誤差。
　　本文同時考慮彎曲變形和剪切變形，將雙、多重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系的所有子結(jié)構(gòu)等效為彎剪型結(jié)構(gòu)，在剛性樓板假定下，分別采用了樓板、連梁及框架對抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的作用沿結(jié)構(gòu)高度連續(xù)化和非連續(xù)化的簡化模型，對雙、多重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系協(xié)同分析進(jìn)行了深入的研究。首先從建筑結(jié)構(gòu)的總勢能出發(fā)，寫出其拉格朗日函數(shù)，導(dǎo)入哈密頓函數(shù)，引入?yún)^(qū)段混合能，利用精細(xì)積分法求解

3、區(qū)段混合能矩陣，然后由混合能矩陣推導(dǎo)出結(jié)構(gòu)的單元剛度矩陣和等效節(jié)點(diǎn)荷載列陣，由位移有限元集成整體剛度矩陣，最后引入邊界條件，轉(zhuǎn)為位移法用一維有限元法求解，通過計(jì)算步驟編制MATLAB程序，得到多重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系的側(cè)移和內(nèi)力。結(jié)合4個多重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)協(xié)同分析的實(shí)例對結(jié)構(gòu)的側(cè)移和內(nèi)力沿高度變化情況進(jìn)行了分析，并與相關(guān)文獻(xiàn)方法得到結(jié)果進(jìn)行了對比分析，結(jié)果表明本論文算法適用性較強(qiáng)，計(jì)算簡單，精度高，不僅適用于多重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系的協(xié)同分析，而且還對