钢—混凝土组合梁钢框架稳定分析的研究

论文摘要

由钢-混凝土组合梁与钢柱构成的组合框架结构,是一种新型结构体系。随着结构设计理论和材料性能的不断发展和提高,高层建筑向更高、跨度更大的方向发展,稳定性问题将更加突出。组合梁钢框架整体稳定性优于纯钢梁钢框架,但是目前国内外关于组合框架稳定性的试验和理论研究工作非常少,在组合框架的设计中采用的是框架的稳定设计理论,并没有考虑混凝土楼盖与钢梁的滑移作用,从而造成不经济。本文主要研究钢-混凝土组合梁钢框架的稳定性。考虑了楼板和钢梁滑移作用的性能,推导了组合梁弹性单元刚度矩阵。并在此基础上建立了组合梁钢框架稳定性分析-QR法的计算格式。最后利用C语言编制了相应计算程序,在第五章还利用ANSYS有限元软件分析了组合梁钢框架的非线性稳定。通过算例分析得出一些有价值的结论,为类似的研究和设计提供了一种新的计算方法,对优化框架体系、以及完善组合结构的相关规范和规程提供有益的参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景和意义
• 1.2 钢-混凝土组合梁的组成与形式
• 1.3 组合梁发展和应用
• 1.3.1 组合梁的发展
• 1.3.2 组合梁在工程中的应用
• 1.4 组合梁的研究概况
• 1.5 稳定的基本概念
• 1.5.1 稳定的两类问题
• 1.5.2 三种平衡状态稳定性的判别准则
• 1.5.3 结构稳定分析中的数值方法
• 1.6 本文要做的工作
• 第二章 框架组合梁单元分析
• 2.1 组合梁平衡微分方程
• 2.1.1 基本假定
• 2.1.2 组合梁平衡微分方程
• 2.2 组合梁单元刚度方程
• 2.3 等效节点荷载
• 2.4 组合梁的有效翼缘宽度
• 第三章 结构分析的QR法
• 3.1 样条函数
• 3.1.1 B样条函数构造的方法
• 3.1.2 B样条函数的性质
• 3.1.3 B样条函数的数值方法
• 3.2 高层框架分析的QR法
• 3.2.1 结构样条离散化
• 3.2.2 建立单元结点位移向量与整个框架样条结点位移向量的转化关系
• 3.2.3 静力分析
• 3.3 算例
• 第四章 钢-混凝土组合梁钢框架稳定性分析的QR法
• 4.1 钢-混凝土组合梁钢框架稳定方程
• 4.1.1 建立单元应力应变关系
• 4.1.2 建立钢-混凝土组合梁钢框架总势能泛函
• 4.1.3 建立钢-混凝土组合梁钢框架样条离散化稳定方程
• 4.2 程序流程图
• 4.3 算例
• 第五章 用 ANSYS有限元软件分析非线性稳定性
• 5.1 单元
• 5.1.1 钢梁单元
• 5.1.2 混凝土单元
• 5.1.3 栓钉单元
• 5.2 本构关系
• 5.2.1 混凝土本构关系
• 5.2.2 钢材本构关系
• 5.3 ANSYS求解
• 5.4 算例
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本文得出的结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表论文情况