钢管混凝土框架结构力学性能非线性有限元分析.pdfVIP

第 29卷第 6期 建 　筑 　结 　构 　学 　报 Vol29 ,No6 2008年 12 月 Jou rnal of B u ilding Structu re s D ec 2008 文章编号 :(2008) 钢管混凝土框架结构力学性能非线性有限元分析 王文达 1, 2 , 韩林海2 ( 1. 兰州理工大学 土木工程学院 , 甘肃兰州 730050; 2. 清华大学 土木工程系 , 北京 100084 ) 摘要 :在考虑材料非线性和几何非线性的基础上进行了钢管混凝土柱 钢梁平面框架结构力学性能的非线性有限元分析 , 核心混凝土采用考虑钢管约束效应的应力 应变关系 ,钢材采用二次塑流模型或线性强化模型 ,通过在有限元公式中引入 几何刚度矩阵 ,并在荷载步中更新坐标描述二阶效应来反映框架结构的几何非线性效应 。基于近似修正的拉格朗日表述 来反映框架结构变形前后位形之间的关系 ,利用虚功原理建立相应的增量平衡方程 ,并采用位移增量法求解非线性有限元 方程 ,理论计算结果得到试验结果的验证 。分析表明 ,基于非线性纤维梁 柱单元理论的分析方法可以反映钢管混凝土框 架在受力过程中构件屈服和塑性分别沿截面和杆长两个方向扩展的分布塑性特征 ,并考虑初始缺陷、残余应力等 , 因此可 较好地反映钢管混凝土框架的力学性能 。在此基础上对影响钢管混凝土框架力学性能的主要因素进行了参数分析 ,分析 的具体结果可供有关研究或工程应用参考 。 关键词 :钢管混凝土结构 ; 框架结构 ; 材料非线性 ; 几何非线性 ; 有限元 ; 参数分析 中图分类号 : TU 52859　　文献标识码 : A Non linear fin ite elem ent analysis on m echan ical p erform ance of concrete filled steel tubu lar fram e structure 1, 2 2 WAN G W enda , HAN L inhai ( 1. College of Civil Engineering, L anzhou Un iversity of Technology, L anzhou 730050 , Ch ina; 2. D ep artm ent of Civil Engineering, Tsinghua Un iversity, B eij ing 100084 , Ch ina) Ab stract: The non linear fin ite elem ent analysis ( FEA ) on m echan ical behaviou r of compo site fram e wh ich compo sed of concrete filled steel tubu lar ( CFST) column s and steel beam under su stain ing axial load and lateral load s wa s carried out. The m aterial and geom etric non linearitie s were con sidered. The stressstrain relation sh ip of core concrete wa s given