T形截面剪力墙结构弯扭耦合分析文献综述.docVIP

T形截面剪力墙结构弯扭耦合分析 摘要： 将T型截面剪力墙简化为薄壁结构，根据薄壁结构约束扭转的一致性理论，研究了薄壁结构的弯扭耦合问题。在符拉索夫刚周边假定，库尔布鲁纳-哈丁理论对纵向翘曲位移的假定和弯曲时的平截面假定下，得到了弯扭耦合作用下T型截面剪力墙结构的总势能，并由此得出相应的拉格朗日函数。从变分原理出发，由勒让德变换引入对偶变量，建立了T型截面剪力墙结构静力分析的哈密顿对偶体系，导出了弯扭耦合分析的哈密顿正则方程。用两端边值问题的精细积分法通过相应的MATLAB语言编程求出高精度数值解以及计算结果的比较,分析表明该方法的可行性和可靠性。为剪力墙结构方案的确定和初步设计的完成提供较为准确的依据。 关键词：剪力墙结构；弯扭耦合分析；哈密顿对偶体系；对偶变量；精细积分法；Matlab分析程序 1.前言 剪力墙结构(shearwall structure）是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱，能承担各类荷载引起的内力，并能有效控制结构的水平力，这种用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构称为剪力墙结构也被称为抗风墙、结构墙（Structural Wall）。 最早的素混凝土墙和弱分布钢筋混凝土墙体在平面内的刚度较大，但因混凝土抗拉强度低，加之墙的高长比不大，多属于“矮墙”，在各种荷载作用下很容易发生较宽的交叉斜裂缝的剪切破坏，曾使人们认为平面内受力的墙体属于性能不好的“脆性构件”。随着最早一批对配有一定数量水平及竖向分布筋的墙体在平面内的低周期往复抗剪性能试验的完成，开始认识到配筋合理的剪力墙在抗震条件下是具有所需的抗剪能力的，特别是剪力墙的高长比增大后，已有可能把在平面内承受地震作用的剪力墙设计成不会先期发生剪切破坏的延性构件。随着设计经验和经验的积累，各国工程界和结构设计界近年来已充分认识到剪力墙在多、高层建筑中能发挥重要的作用，如今剪力墙结构作为高层建筑中的主要结构形式,被广泛运用于现代高层建筑领域,特别是近年来得到了迅速的发展，并不断得到深入研究。 二十一世纪以来，社会的发展越来越快。建筑业应时代潮流首当其冲，在国内如火如荼，道路桥梁的建设更是迅猛发展。薄壁杆件结构，能充分发挥材料性能，节约资源。适应了节能减排的需要，从而在大型工程中取得了普遍的认可，应用在各种领域。如在桥梁中广泛应用的箱型梁，钢结构建筑中的工字钢，高层中的剪力墙，和大型航空、航海工具等都是薄壁结构体系。此外薄壁结构在日常生活中也广泛应用。 剪力墙结构体系是一种最常用的结构体系,在设计初期必须对剪力墙结构进行概念设计,使水平荷载和竖向荷载与刚度中心或支承中心重合,并满足规范各项要求;剪力墙作为主要的抗侧力构件,剪力墙结构体系应采用合理的假定和计算使计算结果接近实际受力情况,并要采取必要的构造措施。本文简化剪力墙结构为薄壁结构进行分析，根据薄壁结构约束扭转的一致性理论，研究了薄壁结构的弯扭耦合问题。在符拉索夫刚周边假定，库尔布鲁纳-哈丁理论对纵向翘曲位移的假定和弯曲时的平截面假定下，得到了弯扭耦合作用下T型截面剪力墙结构的总势能，并由此得出相应的拉格朗日函数。从变分原理出发，由勒让德变换引入对偶变量，建立了T型截面剪力墙结构静力分析的哈密顿对偶体系，导出了弯扭耦合分析的哈密顿正则方程。用两端边值问题的精细积分法编制相应的Matlab分析程序可求出高精度数值解，为剪力墙结构方案的确定和初步设计的完成提供较为准确的依。在初步设计时合理地确定结构方案，以及在运用计算机程序时判断计算模型的合理性。在设计中还要重视先进的建筑结构技术与施工实践,才能设计出技术先进、安全可靠、经济合理的剪力墙结构的建筑。 2.国内外研究现状 2.1、钢筋混凝土剪力墙 2001年王灏对水平荷载作用下的高层框架——剪力墙结构的简化计算的研究提出一种采用连续化方法对高层框架——剪力墙结构在侧向荷裁的作用下的位移、内力及相互作用的计算的方法。此方法简单实用．对于沿高度方向结构分布均匀的该类建筑物可以得出准确的计算结果，在工程实践中可以得到很好的运用。 2002年付利红探讨了剪力墙结构优化设计中进一步发挥高层剪力墙结构的优点,又克服其存在的缺点,根据建筑物的高度不同,提出了几种改进的现浇剪力墙结构形式.结合现有设计规范和工程经验,说明了这些结构形式的可行性.。 2003年姜学诗对剪力墙结构设计中有关问题的探讨中针对多层住宅剪力墙结构抗震设计，探讨了8度地震区多层住宅剪力墙结构的抗震等级、多层剪力墙结构底部加强部位的高度及墙肢截面厚度、无地下室时多层剪力墙结构底层层高及剪力墙约束边缘构件的设计等。 2005年魏忠，伍庶在关于剪力墙结构设计的几个问题中针对住宅建筑剪力墙结构的抗震设计,探讨了剪力墙结构的平面布置、墙肢截面厚度、剪力墙约束边缘构件和连梁的设计等问题。完成了1剪力墙结构的平面布置