不同计算模型连梁内力的差异研究

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连梁对于剪力墙结构抗震设计的影响是不可小觑的,它的存在与剪力墙结构的耗能性、延性息息相关。所以,连梁作为剪力墙结构中非常重要的构件,值得深入研究。在连梁的分析与设计中,结构计算模型的选取是关键,它决定了软件计算结果的精确度和可信度。对同一结构采用不同的计算模型,连梁的内力计算结果会出现较大差异。针对这种情形,本文通过算例对比连梁在不同模型下的内力差异,并且分析了不同计算模型的影响程度和选取问题。具体研究内容如下:(1)结构设计软件对连梁主要采取两种计算模型:壳单元和杆单元,目前设计行业内普遍的做法是将跨高比小于2.5的连梁按壳单元模拟;将跨高比大于5的连梁按按杆单元模拟;而跨高比在两者之间,对连梁采用哪种计算模型并没有明确的规定。所以本文利用PKPM软件对两种单元形式下在跨高比3~5范围内的连梁进行研究,详细分析两种计算模型结果的差异,并参照MIDAS/Gen软件的计算结果。可以得出壳单元模型得到的基本周期比杆单元模型小,随跨高比增大,两种模型周期差距逐渐加大。在跨高比等于5时,二者的偏差在10%以上。壳单元模型的结构刚度比杆单元模型要大,其变化规律与周期变化规律一致。从内力角度来看,恒载作用下,杆单元模型的梁端剪力,跨中弯矩,梁端负弯矩绝对值均比杆单元模型得到的小;在地震荷载和风荷载作用下,当跨高比小于4时,壳单元模型的连梁内力比杆单元模型的小;而当跨高比大于4时,壳单元模型的连梁内力却要比杆单元模型的大。通过与Midas/Gen的计算结果对比得出,当跨高比小于4时,采用壳单元模型模拟连梁更加准确;当跨高比大于4时,采用杆单元模型模拟连梁更加准确。(2)分析研究楼板对框架-剪力墙结构连梁内力的影响,采用MIDAS/Gen软件进行有限元分析,并与PKPM软件的计算结果进行对比。一方面是研究楼板随厚度变化对连梁内力影响;另一方面是研究连梁截面高度变化时,楼板对其影响程度的变化。得出对于两端都为剪力墙的连梁,楼板对连梁内力的影响比较大,不能忽略楼板对其影响,并且随板厚的增加,影响程度增大;而对于一端为框架柱,一端为剪力墙的连梁,楼板对连梁内力的影响很小,可以忽略楼板对其影响。楼板对连梁内力的影响程度随梁截面高度的降低而加深。即在其他条件相同的情况下,连梁截面高度越大,楼板对其影响程度越小。
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