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巨型钢框架结构中,组成主结构的杆件截面高度很大,荷载作用下截面剪切变形对杆件承载力和塑性发展的影响不能忽略,即基于弯曲梁理论的截面纤维模型梁柱单元用于此类结构非线性分析时精度并不高.本文基于刚度法将截面纤维模型与Timoshenko梁理论结合,考虑剪切屈服与弯曲屈服相分离建立杆件单元刚度矩阵通过有限元软件MSC.Mar... 相似文献
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为了进一步探讨复杂加载路径下钢筋混凝土L形柱的受力性能,采用基于有限单元柔度法纤维模型梁柱单元,对忽略剪切和扭转影响的钢筋混凝土L形柱在不同加载路径下的抗震性能进行了计算机模拟分析,研究了不同加载路径对钢筋混凝土L形柱承载力、延性、累积滞回耗能等的影响。结果表明,现有钢筋混凝土L形柱抗震性能评定方法应作适当调整,以考虑加载路径对评定结果的影响。 相似文献
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柔度法纤维模型在方钢管混凝土柱滞回仿真中的应用 总被引：2，自引：0，他引：2
本文编制了基于二阶柔度法纤维模型梁柱单元的矩形钢管混凝土框架结构非线性分析程序,采用虚拟阶步法和改进的滞回路径追踪方法消除了其中截面切线刚度矩阵奇异时无法求逆的隐患,提高了算法的稳定性.运用此程序对矩形钢管混凝土柱进行滞回仿真,并与试验结果对比,结果表明:柔度法纤维模型梁柱单元可以有效解决框架结构的几何非线性问题和压弯耦合的材料非线性问题,使用较少的单元数量就可以得到较准确的计算结果;本文所采用的改进措施切实有效,保证了程序的稳定性. 相似文献
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地震区多层异形框架柱-框架结构体系应用研究 总被引：4，自引：0，他引：4
异形框架柱-框架结构是由异形框架柱、普通矩形框架柱和框架梁组成的现浇钢筋混凝土框架结构.对等效长宽比不同的竖向异形截面构件分别按柱计算和按墙计算的差别进行了计算分析,基于周期、层间位移值、基底剪力及倾覆弯矩等主要动力指标和构件在水平力作用下变形特点认为长宽比为3～6的异形截面竖向构件在以框架为主体的多层结构中按异形框架柱进行计算和设计是可行的,并给出了该类构件按框架柱设计和按剪力墙设计的区分原则.振动台试验证明了异形框架柱-框架结构体系的安全性能.文中所给的2个工程实例可为类似结构设计提供参考. 相似文献
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等效框架模型采用宏观模型来模拟砌体墙在平面内的抗震性能。砌体墙的墙柱和墙梁采用同时考虑轴向弯曲和剪切变形的基于力法的纤维截面进行模拟,且两者的连接视为刚性区域。轴向压缩及弯曲效应在截面纤维模型中考虑,而剪切效应由V-γ剪切恢复力模型表达,弯曲和剪切在单元层面进行耦合。通过统计和分析,确定骨架曲线的计算方法,并基于Ibarra-Krawinkler模型提出剪切恢复力模型。通过算例得出:该模型在单调加载和循环加载下的数值计算结果与试验结果均吻合较好。 相似文献
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纤维模型中单元、截面及纤维划分问题研究 总被引：1，自引：0，他引：1
应用纤维模型进行结构弹塑性分析时,需要对单元、截面以及纤维进行划分,其划分结果对计算效率和精度有较大影响.基于有限元软件OpenSees中的3种非线性单元(DB、FB和PH单元),本文通过算例计算,对单元、截面以及纤维的划分问题进行了研究.结果表明,对于DB单元,建议一个构件划分为5个单元,单元内使用4个截面积分点,截面上使用6×6的纤维积分点;对于FB单元,建议一个构件用1个单元模拟即可,单元内使用4个截面积分点,截面上使用6×6的纤维积分点;对于PH单元,建议根据经验预设合理的塑性铰长度,截面上使用6×6的纤维积分点. 相似文献
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为精细化模拟桥梁结构的非线性行为,在深入分析纤维梁柱单元模型原理的基础上,本文基于ABAQUS建立了钢筋混凝土精细化纤维梁柱单元模拟平台FENAP,开发了与其相适应的材料模型库FENAP/MAT,涵盖了多种材料本构模型,能够有效考虑构件的刚度退化和强度退化等损伤效应,以及模拟轴力和弯矩的多维耦合效应等复杂非线性动力行为,且可考虑箍筋对混凝土的约束作用等。利用该FENAP平台数值模拟了一个钢筋混凝土矩形截面悬臂梁,进行了Pushover分析,考虑了箍筋对核心混凝土约束效应的影响,并与OpenSEES的计算结果进行对比。结果表明:FENAP平台可有效模拟桥梁构件的多种复杂非线性行为,且具有很好的计算效率和求解精度。 相似文献
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The purpose of this paper is to describe how the methods and concepts of continuum damage and fracture mechanics can be applied to the modelling of the hysteretic behaviour of Reinforced Concrete (RC) frame members under variable axial loads. A frame member is considered as the assemblage of an elastic beam-column and two inelastic hinges, as in conventional nonlinear analysis of RC frames. As a result of the combination of damage mechanics and standard RC theory, a simplified model of damage is proposed and implemented as a finite element (FE). This new element can be used with any non-linear commercial FE program. The numerical simulation of several experiments, for which data were available in the literature, verifies the accuracy of the model. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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In this paper, a fiber beam-column element considering flexure–shear interaction and bond-slip effect is developed for cyclic analysis of reinforced concrete (RC) structures. The element is based on conventional displacement-based Timoshenko beam theory, where the transverse shear deformation is included, and adopts the fiber model to describe the section force–deformation behavior. In the fiber model, shear deformation is assumed to be uniformly distributed along the section and is only resisted by concrete, thus the multi-dimensional concrete damage model is used for concrete fibers and therefore flexure–shear interaction is reflected naturally at the material level. Meanwhile, to account for the significant bond-slip effect at critical regions, the anchorage slip of bars at these regions is analytically derived. Then it is used to modify the uniaxial stress–strain model for steel fibers by assuming that the total strain can be treated as the sum of the bar deformation and anchorage slip, therefore the bond-slip effect is implicitly but simply represented. To validate the proposed element, a series of RC member and structure tests under cyclic loading are simulated. The results indicate that the proposed element can predict cyclic responses of RC structures, and can be used as a reliable tool for analysis of RC structures. 相似文献
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钢框架结构的非线性静力抗震可靠性分析:Ⅰ有限元反应及其灵敏度 总被引：3，自引：1，他引：2
作为一种随机有限元方法,有限元可靠度方法通过有限元反应灵敏度分析将结构可靠度分析的近似解析方法与结构确定性分析的有限元方法结合起来,可以有效地处理结构反应是基本随机变量的隐式函数这一难题,因此成为大型复杂结构可靠度分析的有效工具。采用基于位移的非线性纤维梁柱单元对钢框架结构进行有限元建模,推导了单元与截面的基本方程。针对基于位移的纤维梁柱单元,采用逐级递进方式,分别推导了整体级、单元级、截面级和材料级的有限元反应灵敏度直接微分表达式。研究结果可为采用FORM或SORM等近似解析法进行钢框架结构的非线性静力有限元可靠性分析提供算法支持和编程依据。 相似文献
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损伤梁单元及其在RC结构构件非线性分析中的应用 总被引：3，自引：1，他引：2
本文介绍了一种基于损伤力学、断裂力学以及集中塑性理论建立的简化损伤梁单元模型。采用此单元模型,分析了实验梁在单凋加载下的受力性能,并与材料模型和弹塑性单分量模型分析结果进行比较。算例表明简化损伤粱单元模型对于RC结构构件的非线性分析有良好的适应性,可以有效地模拟构件的开裂、屈服和失效全过程;得到直接从力学意义出发的反映结构损伤的损伤内变量,对结构的损伤评估有启发意义。 相似文献
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将有限元反应及其灵敏度分析与结构可靠度分析的近似解析方法结合起来,可以进行具有隐式功能函数的大型复杂结构的可靠性分析。在基于位移的非线性纤维梁柱单元及其灵敏度直接微分表达式的基础上,通过力学变换、概率变换和反应灵敏度,将结构可靠度计算方法FORM和SORM与有限元方法有机地集成在一起。依据现行抗震设计规范,建立了钢框架结构典型构件承载能力和结构层间变形能力的抗震极限状态方程,利用地震作用的等效随机静力模型,采用非线性有限元静力可靠度方法,对一实际工程结构的抗震可靠度及其灵敏度进行了概率分析和评价,结果表明：尽管在大震作用下该结构的层间弹塑性变形可靠度较高,但是构件极限承载能力的可靠度指标较低,仍然存在失效的可能性。因此,仅验算“小震”作用下结构的承载能力可靠度和“大震”作用下结构的变形能力可靠度是不够的,还需要验算在“中震”和“大震”作用下结构的极限承载能力可靠度。 相似文献
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为研究钢筋混凝土框架柱的抗震性能,进行了矩形截面不等肢配箍混凝土框架柱在斜向水平荷载作用下的抗剪强度试验研究,对框架柱在斜向水平荷载作用下的受剪承载力进行有限元分析,并与试验结果进行比较,研究了两向不等肢配箍矩形截面柱在静载和低周反复荷载作用下双向受剪承载力的相关关系,推导了双向受剪承载力计算公式。研究结果表明,斜向水平荷载作用下,不等肢配箍混凝土框架柱双向受剪承载力的相关关系近似符合椭圆规律,为不等肢配箍混凝土框架柱的受剪承载力设计提供参考。 相似文献
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基于OpenSees平台的钢管混凝土结构力学性能数值模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
基于非线性纤维梁-柱单元理论,以OpenSees为求解平台分别进行了钢管混凝土结构滞回曲线计算和弹塑性动力时程分析等数值模拟,计算结果与试验吻合良好。钢管内核心混凝土采用考虑钢管约束效应的应力—应变关系,钢材采用随动强化本构模型。在传统纤维模型法的基础上,通过直接在截面层次定义非线性剪切恢复力的方法建立了考虑非线性剪切效应的剪力墙结构数值模型,结果表明该模型能较好地模拟组合剪力墙的抗剪承载力、捏缩效应以及刚度退化等力学性能。对输入不同地震波下钢管混凝土框架体系的动力时程分析表明,基于OpenSees求解平台的非线性纤维模型法能够较好地模拟钢管混凝土框架结构的非线性动力特性。 相似文献
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钢框架结构的非线性静力抗震可靠性分析 II:可靠度指标及其灵敏度 总被引：2，自引：0，他引：2
将有限元反应及其灵敏度分析与结构可靠度分析的近似解析方法结合起来,可以进行具有隐式功能函数的大型复杂结构的可靠性分析。在基于位移的非线性纤维梁柱单元及其灵敏度直接微分表达式的基础上,通过力学变换、概率变换和反应灵敏度,将结构可靠度计算方法FORM和SORM与有限元方法有机地集成在一起。依据现行抗震设计规范,建立了钢框架结构典型构件承载能力和结构层间变形能力的抗震极限状态方程,利用地震作用的等效随机静力模型,采用非线性有限元静力可靠度方法,对一实际工程结构的抗震可靠度及其灵敏度进行了概率分析和评价,结果表明:尽管在大震作用下该结构的层间弹塑性变形可靠度较高,但是构件极限承载能力的可靠度指标较低,仍然存在失效的可能性。因此,仅验算"小震"作用下结构的承载能力可靠度和"大震"作用下结构的变形能力可靠度是不够的,还需要验算在"中震"和"大震"作用下结构的极限承载能力可靠度。 相似文献
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Numerical and experimental investigations on inelastic cyclic performance of mid‐span gusset plate connections 
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下载免费PDF全文 The design and detailing of gusset plate connections greatly influence the seismic performance of a special concentrically braced frame (SCBF). Recently, a balanced design approach has been proposed in order to develop significant inelastic deformation from multiple yield mechanisms and to delay the failure of connections of SCBF system. Although extensive studies have been conducted on the corner gusset plate connections of SCBFs, research on the detailing of mid‐span beam gusset plates is rather limited. This study aims at investigating the required free length for the detailing of the mid‐span gusset plates with different brace slenderness ratios. A nonlinear finite element analysis has been conducted for a braced frame with 4 different values of linear clearance in the mid‐span gusset plates and 2 values of brace slenderness ratios. In all simulation models, the corner gusset plates have been designed using balanced design approach and detailed using an elliptical clearance of 8 times the gusset plate thickness. An experimental study has also been conducted on 2 gusset plate sub‐assemblages having similar brace slenderness ratio but with 2 different values of linear clearance in the middle gusset plates. The lateral drift capacity corresponding to the brace fracture and the level of damage are found to be dependent on the detailing of the gusset plates. Based on the results of numerical and experimental studies, the required free length has been recommended for the detailing of middle gusset plates of SCBFs of different brace slenderness ratios. 相似文献