梁非线性动力分析中剪力和轴力的相互影响

考虑梁的几何非线性动力问题，研究了其动力分析中剪力和轴力相互影响的重要性。

联肢剪力墙墙肢附加轴力计算方法及其影响分析

为解决目前计算墙肢附加轴力需要复杂的数值模拟或繁琐的解析求解的问题,并量化附加轴力对联肢墙承载力的影响,选取合适的坐标系,基于连续连杆法建立了以附加轴力为未知函数的微分方程,推导了三种不同形式水平荷载作用下新的墙肢附加轴力解析公式,给出附加轴力简便实用的计算方法,并与现有方法和数值模拟计算结果进行对比;利用本文方法分析了影响附加轴力大小的主要因素;采用联肢墙受弯和受剪强度指标,分析了附加轴力对联肢墙承载力的影响。研究结果表明:利用本文方法只要已知联肢墙几何尺寸和水平荷载形式,即可快速准确地得到联肢墙墙肢的附加轴力,与现有方法相比,本文方法更加简便;同一个联肢墙在不同形式水平荷载作用下,其附加轴力的大小受总倾覆力矩的影响比基底剪力更明显;附加轴力虽然会降低联肢墙受剪承载力和两片墙肢总受弯承载力,但随着附加轴力的增加,联肢墙整体受弯承载力近似呈线性增加。

不出筋密拼接预制剪力墙受弯性能试验研究

对6个不出筋密拼接预制剪力墙足尺试件进行拟静力试验,分析了轴压比和边缘构件纵筋配筋率对不出筋密拼接预制剪力墙受弯承载力的影响。结果表明:不出筋密拼接预制剪力墙试件破坏损伤区域主要集中在竖向插筋孔和纵向凹槽壁处;试验轴压比为0.20~0.30时,墙体受弯承载力和刚度随轴压比增大而提高,轴压比较大时,提高幅度明显减小;边缘构件纵筋配筋率在1.16%~2.36%时,随着配筋率增大,墙体承载力和初始刚度提高,刚度退化速度加快,延性降低。可通过JGJ 3—2010《高层建筑混凝土结构技术规程》中现浇钢筋混凝土剪力墙受弯承载力公式进行受弯承载力计算,计算结果偏安全。

考虑剪力滞效应和附加轴力的箱梁自振分析

为了研究箱梁在纵向静力平衡和剪力滞效应共同影响下的自由振动特性,根据能量变分原理,推导出简支梁自由振动微分方程和边界条件。利用Matlab软件编程进行求解,并将其求解值与初等梁理论、ANSYS有限元方法、考虑剪力滞效应的计算结果进行对比分析。研究结果表明:推导公式与有限元方法等的计算结果一致,精度可靠,但纵向附加轴力会使得简支箱梁相对刚度减小,导致结构的自振频率降低,剪力滞效应对自振频率的影响随着振型阶数的升高和跨宽比的减小逐渐增加。

部分配置FRP筋框支剪力墙抗震性能研究

针对全钢筋混凝土框支剪力墙在工程中所存在的问题,提出了采用比强度高、耐腐蚀性能好、自重轻但弹性模量低并具有线弹性性能的纤维增强塑料(FRP)筋来替换该剪力墙中部分钢筋的建议.通过拟静力试验及非线性有限元数值分析,比较了1榀全钢筋混凝土框支剪力墙试件(FSW-1)和1榀部分配置FRP筋框支剪力墙试件(FSW-4)的裂缝发展规律和破坏模式,及其承载能力、延性性能和滞回特征.结果表明:部分配置FRP筋框支剪力墙结构具有较高的承载能力和较好的抗震性能;非线性有限元分析结果与试验结果吻合较好.

纵筋合并连接的装配式钢筋混凝土剪力墙平面内受力性能

钢筋混凝土剪力墙的钢筋数量较多而直径较小,装配时钢筋的连接工作量大且质量不易保证,纵筋合并连接是一种可能的解决方案。基于剪力墙截面设计方法分析了纵筋合并连接的可行性;通过3个剪力墙试件的拟静力试验验证了纵筋合并连接的有效性;采用有限元模拟方法分析了不同纵筋合并连接的装配式钢筋混凝土剪力墙受力性能。结果表明:当连接钢筋截面面积(强度)不小于原配筋截面面积(强度)且沿墙长均匀分布时,纵筋合并连接的装配式钢筋混凝土剪力墙仍表现出较好的抗震性能;边缘构件纵筋合并连接的剪力墙延性可能降低,宜慎重采用;分布钢筋采用合并连接对剪力墙的平面内受力性能影响较小,是一种较合理的合并连接方式,但连接钢筋布置位置宜沿墙长均匀分布,而不应集中于中性轴附近;未考虑纵筋合并连接对装配式钢筋混凝土剪力墙平面外受力性能、墙体抗裂性能及抗冲击能力等的削弱,因此,在应用时要考虑到此局限性。

基于改进纤维模型的RC剪力墙静力弹塑性分析

为了使纤维模型能够有效模拟剪切效应,提出了一种基于塑性理论和虚拟单元法的改进纤维模型RC剪力墙全过程静力弹塑性分析方法.推导出等效单轴应力和等效单轴应变的计算公式,在纤维层面建立考虑剪切效应的应力和应变关系,将纤维由多轴受力状态等效为单轴受力状态,引入虚拟单元法来解决有限元数值计算过程中遇到的负刚度问题.利用自编程序及ABAQUS软件对一片钢筋混凝土剪力墙进行静力弹塑性分析,结果表明,自编程序计算曲线与试验曲线及ABAQUS软件计算曲线吻合较好,能够反映出剪切效应的影响.改进的分析方法简便有效,便于编程,可用于分析剪切效应明显的钢筋混凝土剪力墙构件.

高层建筑短肢剪力墙与异形柱结构受力分析与设计探讨

在众多短肢剪力墙结构与异形柱框架的试验资料与工程实践基础上 ,论述了这两种结构形式的受力特点 ,并分析了各自的结构计算、构造的相关问题。

装配式环筋扣合锚接混凝土剪力墙结构连接技术研究

【目的】为解决传统剪力墙钢筋连接施工难度大、工期长、成本高的问题,本研究提出了一种新型装配式环筋扣合锚接混凝土剪力墙结构。【方法】通过对扣合锚接的剪力墙竖向连接形成的暗梁进行受力机理分析。【结果】结果表明:环筋扣合连接的暗梁是由于剪弯段混凝土出现受拉裂缝,钢筋屈服而破坏的,而纯弯段的混凝土始终未达到抗拉和抗压强度,环形钢筋与插筋的交点处形成一根刚性扁担,在两侧环形钢筋受拉时,扁担被插筋箍住而约束其变形,因此承载力增大。【结论】环筋扣合锚接混凝土剪力墙结构受力合理、施工方便。

剪弯混凝土梁直断缝处的承载力分析

对于常规配筋并受剪弯作用的钢筋混凝土梁,考察其相邻箍筋间距内的梁段(无箍筋梁段)受拉区出现一定长度的竖直断缝,该断缝处,所有剪力均由纵向钢筋和未断开混凝土组成的组合截面抵抗(该梁段外的箍筋使纵向钢筋和混凝土箍成整体,并给纵筋传递剪力),此时纵向钢筋必然受剪,但现行规范对钢筋剪力并无考察及规定。在断缝处,钢筋屈服将可能受到钢筋剪力的较大影响。从理论上给出了考虑钢筋受剪拉、剪压影响时,断缝处钢筋混凝土梁剪弯承载力的计算、箍筋的拉力和剪力计算、横向或纵向直剪破坏的判别,以期提供更为严密的逻辑基础。该方法,不仅限于梁,对其余类型的钢筋混凝土构件可依此类推,并给装配式或改造建筑的后植构件断缝处的承载力分析提供参考。

考虑P△效应的体外预应力梁的M-φ分析法

本文推导了T型截面梁的弯矩-轴力-曲率关系,提出了分析大偏心体外预应力筋的应力增量和梁弯曲性能的通用方法。在本方法中,体外筋的效应表示为作用在转向座和锚具处的等效荷载,梁(不含体外筋)的内力是由外荷载和等效荷载共同引起的。把静定梁的变形曲线简化为由单元节点位移所组成的多边形,把DP效应的附加弯矩转化为节点上的集中力,较方便地考虑了这一效应。比较荷载作用前后,转向座和锚具的变形差,计算出体外筋的应变和应力。因此这一方法考虑了体外筋的变形协调条件,同时自动地考虑了体外筋偏心距的损失。计算结果与文献[2,4]相吻合。

短肢墙预应力楼盖结构顶层端节点受力性能有限元分析

在2个短肢剪力墙无粘结预应力楼盖子空间结构模型的低周反复加载试验研究基础之上,通过有限元分析,补充研究这类结构顶层端节点在不同水平配箍量条件下的受力性能,及梁端竖向箍筋部分进入节点区的受力性能,并对顶层端节点的水平箍筋用量,提出了设计建议。

基于拆除构件法的大跨度预应力网架屋盖-框架结构的内力重分布分析

采用有限元软件SAP2000对大跨度预应力网架屋盖—框架结构失去长跨中柱前后的构件内力时程变化,并选择沿拆除柱纵跨方向和横跨方向的构件为研究对象,得出结论,在柱轴力变化方面,长跨中柱的失效主要会导致沿纵跨方向的相邻一跨柱的轴力增加幅度较大,其余柱变化幅度较小,且会随距离增大逐渐变小;在梁端弯矩变化方面,与失效点相连梁端弯矩变化最大,沿纵跨方向的梁在柱失效后呈一端上部受拉,另一端下部受拉的状态,而沿横跨方向的预应力梁则是连接端弯矩有增大,另一端弯矩曲线在初始值处波动,弯矩最后无明显变化,其余梁则随距离增大,所受影响越小;在杆件轴力变化方面,上弦杆轴力在纵跨方向随着离失效点距离变远而变小,曲线变化规律明显。

双联肢小截面剪力墙内力分布规律研究

低周反复试验表明,小截面剪力墙结构墙肢纵向应变分布近似符合平截面假定。据此,提出了对称双联肢小截面剪力墙结构内力计算模型,并经试验结果校验;然后,按此计算模型建立了结构中主墙肢的剪力、轴力和弯矩负载率计算公式,为截面设计提供了内力分析模式。

公路软岩隧道初期支护结构内力数值分析

采用非线性数值软件ANSYS对公路软岩隧道初期支护结构内力进行数值分析,研究公路软岩隧道开挖过程中初期支护的力学行为,为施工提供动态设计依据。分析结果表明,软岩隧道在系统锚杆支护作用下,开挖各阶段初期支护结构各部位轴力值增大,弯矩和剪力值都减小,但增大值和减小值变化范围都非常小;支护结构弯矩较大值主要集中在拱脚,最大值出现在右侧拱脚区域;轴力的最大值出现在左侧边墙和左右拱脚部位;剪力最大值出现在左侧拱脚处。

吕梁山特长隧道土质浅埋偏压段支护结构受力有限元模拟分析

目前复合式衬砌隧道的设计参数仍以工程类比法为主,虽然现行公路隧道设计规范对各级围岩的支护结构设计参数有着明确的取值范围,但由于工程地质和水文地质情况千差万别,这种依据规范取值的局限性是非常明显的。隧道进、出口段特别是存在偏压、浅埋、强风化、岩堆等特殊地质情况时,隧道规范并没有具体要求。设计人员往往采用工程类比法,借鉴以往成功案例,采用支护参数,存在安全系数不足或参数过于保守的情况。采用Midas GTS NX有限元分析软件对工程类比法拟定的支护参数进行验算,为隧道支护参数的合理选取提供参考。

钢板混凝土组合剪力墙轴压比影响研究

钢板混凝土组合剪力墙的抗震性能与轴压比关系密切。采用Marc有限元软件对不同轴压比的钢板混凝土组合剪力墙进行了弹塑性分析,以考察轴压比对钢板混凝土组合剪力墙的抗侧刚度、滞回性能、耗能能力、变形能力以及承载力的影响,并对其分析模型进行了试验验证。研究结果表明：钢板混凝土组合剪力墙正截面承载力随轴压比变化,当轴压比为0.4时,承载力达到最大值;当轴压比在0.2-0.4范围时,钢板混凝土组合剪力墙变形能力最大,耗能能力最强;当轴压比超过0.6时,其变形能力下降,延性减小,耗能能力减弱;轴压比对钢板混凝土组合剪力墙的初始刚度有一定影响,伴随着往复加载,墙体抗侧刚度不断减小。研究中为了验证有限元分析结果的可靠性,进行了钢板混凝土组合剪力墙压弯受力缩尺模型试验。有限元数值模拟结果与缩尺模型试验结果比较接近,而按照JGJ138—2012《组合结构设计规范》（报批稿）和纤维模型计算得到的钢板混凝土组合剪力墙正截面承载力偏于保守。为了保证钢板混凝土组合剪力墙良好的抗震性能,在实际工程中构件的轴压比设计值不宜过高。

低轴压比下预制边缘构件双面叠合剪力墙抗震性能试验研究

预制边缘构件双面叠合剪力墙是一种预制率更高的装配式剪力墙,针对底部拼缝处变形集中问题,通过1个设计轴压比0.2的预制约束边缘构件与2个设计轴压比0.1的预制构造边缘构件的双面叠合剪力墙高墙足尺(高宽比为2.0)的低周水平往复加载试验,分析轴压比、边缘构件形式与底部搭接区纵筋插筋面积增加率(0%、25%与33%)对该类剪力墙抗震性能的影响。试验结果表明:剪力墙均发生了预期的弯曲破坏模式,增加插筋面积的2个双面叠合剪力墙弯剪裂缝分布更加均匀,实现了墙体损伤区由墙底水平接缝区向钢筋搭接区上部的转移,可以有效控制底部接缝区的变形与墙体损伤集中问题;滞回曲线均较饱满,增加插筋面积后剪力墙滞回环更为饱满,刚度退化减缓,耗能能力强;受弯承载力实测值为预测值的1.06~1.21倍,插筋面积增加33%的剪力墙峰值荷载提高了12%;增加插筋面积后,当剪力墙达到峰值荷载时,位移角约为1/80,而未增加插筋面积剪力墙的相应位移角约为1/140,极限位移角均大于1/70,满足我国设计规范中罕遇地震作用下剪力墙的变形能力要求。

插筋灌浆连接水平拼缝受剪性能试验研究与有限元分析

对4个采用插筋灌浆连接的装配式混凝土剪力墙连接试件进行静力加载试验,采用已有的界面受剪承载力计算方法进行计算,并与试验结果进行对比。采用有限元分析软件Msc.Marc对插筋灌浆连接拼缝的受剪性能进行非线性有限元分析,在模型验证的基础上,分析了轴压比、插筋数量以及界面粗糙程度对拼缝受剪性能的影响。研究结果表明:试件的初始破坏为拼缝处混凝土与砂浆的界面破坏,拼缝处出现明显的剪切通缝;混凝土与砂浆界面黏结破坏以后,界面剪力主要由拼缝处的插筋承担,试件呈现良好的延性;达到极限荷载以后,随着试验墙体劈裂裂缝的不断增加以及裂缝处混凝土剥落,试件荷载下降。在实际工程设计中,为了尽量避免拼缝破坏发生在预制构件破坏之前,应按照要求增大拼缝插筋配筋率或选取较高强度等级的插筋。

钢框架-混凝土核心筒结构框架地震设计剪力标准值研究

为研究双重体系钢框架-混凝土核心筒结构的框架设计地震剪力标准值,对20个钢框架-混凝土核心筒结构模型进行了静力弹塑性分析。从承载力、结构失效模式和框架破损程度三个方面评价20个计算模型的抗震能力。根据推覆分析结果,提出了如下设计建议:8度抗震设防时钢框架-混凝土核心筒结构的刚度特征值λ大于0.65,各层框架的设计地震剪力标准值不小于本层总剪力的18%和不小于框架-核心筒结构计算得到的地震剪力的1.2倍(加强层和顶层的剪力可不小于框架-核心筒结构计算得到的地震剪力),框架角柱轴压比不大于0.5。算例表明,符合建议的钢框架-混凝土核心筒结构,在地震作用时不会出现不合理的破坏形态。