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《西北农林科技大学》 2001年
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钢筋混凝土结构非线性有限元分析

袁志芬  
【摘要】: 结构分析是工程结构设计的关键环节,尤其对于有重大社会意义和经济价值的结构。随着工 程技术的不断发展,基于弹性理论基础上的线性结构分析已越来越难以反映结构的实际状态,更 能反映结构实际受力状态的结构非线性分析便发展起来,尤其是结构有限元分析,由于近年来数 学理论和计算机技术的迅速发展而发展很快。对于钢筋混凝土这种结构的非线性分析研究并不很 多,而且混凝土有着非常复杂的非线性特性,对于钢筋和混凝土的非线性本构关系、二者如何粘 结以及粘结后的分析模型处理,还存在很多问题。为此本文从钢筋混凝土材料非线性入手,研究 了钢筋、混凝土的非线性性能,在前人研究的基础上建立了钢筋混凝土的非线性本构模型,编制 了有限元程序,分析探索了钢筋混凝土高层框架结构的内力和位移分布特征,证实了本文方法及 程序的正确可行性,以供结构工程应用参考。论文的主要研究工作和成果如下: 1.分析研究了混凝土的强度与变形及前人提出的各种本构关系,深入探讨了混凝土的强度 破坏准则、应力非线性指标、等效一维应力应变关系三个方面,建立了一种混凝土全量式非线性 本构模型;研究了钢筋的受力性能及其非线性特性,建议采用了理想弹塑性本构关系。 2.采用钢筋混凝土整体式有限元分析模型,建立了有限元分析刚度矩阵,编制了钢筋混凝 土平面框架结构非线性有限元分析程序;应用程序对高层框架结构进行了线性和非线性分析,探 讨了这种结构在静力和动力荷载作用下结构的内力和位移分布规律。 3.运用大型结构分析软件SSAPgl对同样的结构按不同的空间模型(刚性楼板假定和弹性 楼板假定)进行了静力、动力分析。空间框架结构的分析,按刚性楼板和弹性楼板两种假定进行 计算,计算结果表明,考虑楼板弹性变形的空间框架在静力和动力作用下的特性与刚性楼板的结 构有一定的差异。如,弹性楼板的结构位移比刚性楼板结构的位移大,内力也是弹性楼板结构的 大;在地震力作用下,考虑弹性楼板变形的空间框架振动周期比刚性楼板框架长,而且其振型表 现得也比较复杂,由于竖向扭转位移较大,弹性楼板结构表现出更明显的弯扭耦联振动。 因此,对于空间结构的分析与设计,在实际中应考虑楼板的弹性变形,这样更接近其实际状 态,使设计更安全、更可靠。
【学位授予单位】:西北农林科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:TU375

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