组合框架结构的弹性及弹塑性二阶分析

论文摘要

组合梁与框架柱共同起支承作用形成一种新型结构——组合框架。由于较充分利用了钢和混凝土两种材料不同的受力性能,具有许多突出的优点,组合结构在各领域的应用日益广泛并不断发展。安全经济的组合结构设计显得越来越重要,而组合框架设计的关键在于组合梁。 本文介绍了组合框架工作中组合梁的抗弯刚度、进行挠度计算时的折减刚度、用以计算梁柱刚度比的等效刚度以及刚度突变分界点等特性。探讨了弹性阶段和弹塑性阶段单元刚度矩阵以及几何刚度矩阵的推导,介绍了轴力对矩形截面、H形截面塑性抗弯强度的影响,在此基础上,推导了组合梁负弯矩区截面的M—P相关方程,在弹塑性阶段,引入刚度参数以考虑塑性在最大弯矩截面附近的发展,采用再折减切线模量法考虑几何缺陷的影响,使结构分析更为精确合理。针对组合框架的受力特点,综合考虑上述因素,编制了组合框架分析程序,并通过具体算例采用不同计算方法进行分析对比(计算方法包括是否考虑混凝土与钢梁的组合作用、是否考虑刚度突变分界点位置变化的影响、是否考虑几何缺陷的一阶和二阶分析等方法以及《钢结构设计规范》(GB50017—2003)的近似二阶分析方法)。各种计算结果的比较说明,多层组合框架的设计分析应重视二阶效应和刚度突变分界点变化的影响。本文的程序能实现考虑刚度突变分界点位置变化和几何缺陷的组合框架二阶分析,为实际设计提供了参考。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 组合梁的概念和分类
• 1.2 组合梁的特点
• 1.3 组合框架及组合梁的国内外发展研究状况
• 1.3.1 在国外的发展和研究状况
• 1.3.2 在国内的发展和研究状况
• 1.4 本文的主要内容
• 第二章 组合框架的工作特性
• 2.1 组合梁抗弯刚度的确定
• 2.2 挠度计算时组合梁刚度的折减
• 2.3 组合梁的等效刚度
• 2.4 刚度突变分界点位置的确定
• 2.5 本章小结
• 第三章 有限元理论及程序编制
• 3.1 有限元理论分析
• 3.1.1 杆单元刚度矩阵
• 3.1.2 等效结点荷载
• 3.1.3 约束条件处理
• 3.1.4 杆端力和支座反力的计算
• 3.2 基本假设
• 3.3 程序设计
• 3.3.1 程序设计总框图
• 3.3.2 程序中一些问题的处理
• 3.4 本章小结
• 第四章 组合框架的二阶弹性分析
• 4.1 单元的弹性几何刚度矩阵
• 4.2 规范（GB50017—2003）的近似二阶分析方法
• 4.3 二阶弹性算例分析
• 4.3.1 算例
• 4.3.2 内力和位移的分析比较
• 4.4 本章小结
• 第五章 组合框架的二阶弹塑性分析
• 5.1 单元的弹塑性几何刚度矩阵
• 5.2 截面的塑性强度
• 5.2.1 轴力对塑性抗弯强度的影响
• 5.2.2 各协会建议的M—P相关方程
• 5.3 二阶弹塑性分析方法
• 5.3.1 改进弹塑性铰法
• 5.3.2 等效假想荷载塑性铰法
• 5.3.3 再折减切线模量法
• 5.4 二阶弹塑性算例分析
• 5.4.1 内力和位移分析比较
• 5.4.2 荷载位移曲线及其他
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本文的主要结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 在学期间发表的学术论文
• 致谢