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基于性能抗震设计理论将成为未来建筑抗震设计的主流,推覆分析和非线性时程分析是基于性能抗震设计的主要手段。本文在前人的理论基础上,对Pushover进行了较为深入的探讨,同时为了提高分析的精度,提出了一种考虑实际配筋分布的杆件单元模型,并编制了相关的程序。论文的主要研究工作和成果如下:1.在平截面假定的基础上,采用用沿横截面周边的线积分代替传统的面积分,截面刚度系数用格林积分方法计算,极大地提高了横截面分析的精确度。混凝土和钢筋的本构关系用三次多项式模拟。在横截面分析的基础上得出了非线性梁单元模型。在几何方程中引入了二次项并以此来精确考虑结构的P-△效应。所推导的单元刚度是材料非线性刚度、几何刚度以及位移一内力相互作用矩阵的迭加。
2.由于单元非线性开展的程度沿单元轴线方向变化较大,为了提高计算精度,在非线性梁单元内部引入了子结构的概念,将一个梁单元分成3个子单元,从而实现了用一个梁单元模拟一根柱或一根梁。这样大大减少了整体结构的自由度,为实际工程的计算分析提供了可能。为了搜索结构的软化段,本文采用了Newton-Raphson方法和弧长法联合应用的非线性方程组的求解技术
3.编制了钢筋混凝土平面框架结构非线性有限元推覆分析程序,对本文编制的程序进行了计算验证和实例工程的计算。计算结果表明,该实用几何非线性分析方法是可靠和有效的。