异形柱框架结构本构关系建模与非线性全过程分析

论文摘要

异形截面柱框架结构是近年来迅速发展起来的一种很有发展前景的新型结构体系。随着住宅建设的改革,异形截面柱结构体系必将得到更广泛的应用。因此,开展对于这种新型结构的研究,并研制出可供设计的CAD软件系统具有一定的理论意义和重要的实用价值。本文研究的课题是异形柱框架结构本构关系建模与非线性全过程分析。 本文在全面了解和研究现有钢筋混凝土本构模型的基础上,根据异形柱特点,建立一种适合于异形柱非线性全过程分析的本构模型。在此基础上,用一种不同于传统方法的新型数值分析方法对异形柱进行非线性全过程数值分析,得到了弯矩与曲率的关系曲线,建立了弯矩—曲率—轴力关系的数学模型。 在本文建立的弯矩—曲率—轴力关系数学模型的基础上,推导出同时考虑物理非线性和几何非线性的异形柱钢筋混凝土杆单元刚度矩阵。用此刚度矩阵对异形柱钢筋混凝土构件和异形柱钢筋混凝土框架结构进行了非线性全过程分析,编制了相应的计算机程序。在异形柱压弯构件的非线性分析中,用本文程序的计算结果与文献中的试验数据进行对比分析,理论与试验数据基本吻合。在异形柱钢筋混凝土框架结构的分析中,用本文程序的计算结果与通用分析软件ANSYS计算结果进行对比分析,两者计算结果基本一致。从而证明了本文所建立的模型与计算方法的正确性和适用性。 本课题得到湖南省建设科技项目（钢筋混凝土异形柱结构体系分析设计方法研究）的资助（湘建2002-576-50）。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 异形柱结构体系的发展史及现状
• 1.1.1 异形柱结构国内研究和发展概况
• 1.1.2 异形柱结构国外研究和发展概况
• 1.2 框架结构体系非线性研究现状
• 1.3 本论文的主要工作
• 第2章 钢筋混凝土异形柱本构模型的确定
• 2.1 概述
• 2.2 各种本构关系理论模型的特点分析
• 2.2.1 线弹性本构关系
• 2.2.2 非线性弹性关系
• 2.2.3 弹塑性关系
• 2.2.4 粘弹性和粘塑性流变模型
• 2.2.5 内时理论模型
• 2.2.6 断裂力学模型
• 2.3 本文采用的异形柱钢筋混凝土结构材料的本构关系模型
• 2.3.1 混凝土的本构关系
• 2.3.2 钢筋的本构关系
• 2.4 小结
• 第3章 异形柱构件截面N-M-φ模型研究
• 3.1 概述
• 3.2 基本假定
• 3.3 全过程数值分析方法
• 3.3.1 传统的数值分析方法
• 3.3.2 本文的数值分析方法
• 3.4 N-M-φ全曲线程序设计
• 3.5 本文方法与普通数值分析方法的对比
• 3.6 双向偏压异形柱截面非线性数值分析基本方程
• 3.7 小结
• 第4章 异形柱非线性单元刚度矩阵的推导
• 4.1 概述
• 4.2 基本假定
• 4.3 非线性单元刚度矩阵的推导
• 4.3.1 局部坐标下空间杆单元的一些基本假定
• 4.3.2 杆单元刚度矩阵的推导
• 4.4 单元刚度矩阵的程序编制与算例分析
• 4.5 等效节点荷载
• 4.6 小结
• 第5章 钢筋混凝土异形柱构件的全过程分析
• 5.1 文献试验研究情况概述
• 5.2 对比分析
• 5.3 小结
• 第6章 异形柱钢筋混凝土框架结构非线性分析
• 6.1 概述
• 6.2 异形柱框架结构体系的非线性分析程序编制
• 6.3 计算结果与分析
• 6.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A（攻读学位期间发表的学术论文目录）