钢框架—型钢混凝土剪力墙新型混合结构二阶非弹性分析及程序实现

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当前,我国高层建筑结构发展迅速。钢框架-混凝土剪力墙混合结构越来越广泛地应用于我国高层及超高层建筑结构中。但对这种混合结构的分析与工程设计,一般假设梁和柱构件连接为刚性连接,并没有考虑半刚性的影响。由于钢框架-混凝土剪力墙混合结构中普通混凝土剪力墙的延性较差,再者在实际工程中,钢梁与混凝土剪力墙连接构造难于处理。因此,本文新型混合结构中梁柱连接考虑了半刚性的影响,剪力墙采用型钢混凝土剪力墙,然后根据面向对象的程序设计思想,采用VC++高级程序语言编制了面向对象的钢框架-型钢混凝土剪力墙新型混合结构二阶非弹性分析程序HSFEA,本文的主要工作如下:基于梁柱理论法,分析新型混合结构中的钢框架时,梁柱单元考虑了轴力和剪切变形的影响,通过梁柱单元的转角位移方程,引入了考虑剪切变形影响的稳定函数,推导了梁柱单元几何非线性刚度矩阵。同时考虑了残余应力和几何初始缺陷的影响,推导了考虑几何和材料非线性的梁柱单元二阶非弹性刚度矩阵。在梁柱理论法的基础上,采用单元端部附加连接弹簧的方法,通过修正单元的位移-转角方程,推导了考虑半刚性连接的钢框架梁柱单元的二阶非弹性刚度矩阵,并对半刚性连接钢框架结构进行了二阶非弹性分析。基于有限元法,分析新型混合结构中型钢混凝土剪力墙时,采用整体式模型建立型钢混凝土剪力墙有限元模型。采用精度较高的平面8节点等参单元离散剪力墙结构,推导了考虑几何和材料非线性的型钢混凝土剪力墙的二阶非弹性刚度矩阵。采用VC++语言,根据面向对象的程序设计思想,将整体结构对象类分为:节点类、单元类、材料类、荷载类、荷载组类和总体结构类,并派生了单元类和材料类等的派生类。结合本文研究的新型混合结构二阶非弹性理论,编制了半刚性钢框架-型钢混凝土剪力墙新型混合结构的二阶非弹性分析程序HSFEA,该程序可用于考虑几何非线性、材料非线性及钢梁柱节点半刚性连接对新型混合结构极限承载力的影响,通过各章算例表明,该程序的算法是正确的和可靠的,精度可以满足工程分析要求。
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