基于QR法的框架結(jié)構(gòu)非線性分析及軟件開發(fā).pdf

1、框架結(jié)構(gòu)平面布置靈活，改擴(kuò)建方便，構(gòu)件能通過使用工廠預(yù)制構(gòu)件，現(xiàn)場拼裝，工業(yè)化和機(jī)械化程度都很高，廣泛應(yīng)用于工業(yè)和民用建筑當(dāng)中，尤其是鋼筋混凝土框架一直是應(yīng)用最為廣泛的一種建筑結(jié)構(gòu)形式。鋼框架還具有強(qiáng)度高、延性好、抗震性能優(yōu)越、機(jī)械化程度更高、可全部回收再利用、有利于環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展等優(yōu)點(diǎn)，隨著我國鋼產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)水平的提高，必將成為目前以及未來大力發(fā)展的主要結(jié)構(gòu)形式之一。鋼框架和鋼筋混凝土框架分析的主要不同在于鋼結(jié)構(gòu)比較纖薄，二階效應(yīng)

2、明顯，存在局部和整體失穩(wěn)問題，而且失穩(wěn)往往發(fā)生在材料塑性開展到一定程度時，另外梁柱之間還存在連接的半剛性問題，但目前的設(shè)計(jì)軟件如PKPM，SAP2000，SATWE等計(jì)算中都無法同時考慮上述主要因素的影響，無法準(zhǔn)確描述鋼框架在強(qiáng)震作用下的破壞過程，無法對結(jié)構(gòu)體系的極限承載能力及失穩(wěn)破壞模式進(jìn)行正確評判。規(guī)范關(guān)于梁柱半剛性連接的計(jì)算還是空白，把節(jié)點(diǎn)都簡單地視為完全剛接或理想鉸接，與實(shí)際情況不符。雖然通用的有限元軟件如ANSYS、ABAQU

3、S等為結(jié)構(gòu)分析提供了強(qiáng)有力的計(jì)算工具，但在塑性分析時都基于材料塑性模型，與桿件結(jié)構(gòu)通常采用的塑性鉸模型的計(jì)算結(jié)果難以比較，而且當(dāng)剛接、鉸接、塑性鉸及半剛性連接節(jié)點(diǎn)同時存在時，通用有限元軟件處理起來相當(dāng)困難，計(jì)算量及成本都很高，效率有待提高。秦榮教授提出的QR法采用樣條基函數(shù)和正交多項(xiàng)式的組合構(gòu)造整體位移場，把離散樣條結(jié)點(diǎn)的廣義位移參數(shù)作為基本未知量，在整個非線性分析中未知量恒定，避免塑性鉸出現(xiàn)后網(wǎng)格重繪和未知量重新確定工作，尤其在處理多

4、種結(jié)點(diǎn)同時存在、單元結(jié)點(diǎn)自由度不協(xié)調(diào)問題，都比有限元法優(yōu)越。QR法在高層建筑中已經(jīng)有一定的研究，但在工程中很少應(yīng)用，其原因是缺少通用的計(jì)算工具和計(jì)算軟件。因此本文采用對框架結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行非線性分析，并開發(fā)一套相應(yīng)的分析軟件，為框架結(jié)構(gòu)的分析和設(shè)計(jì)提供實(shí)用有效的分析工具。
　　 本文在已有研究的基礎(chǔ)上，完善QR法在框架結(jié)構(gòu)體系非線性分析中的應(yīng)用，改進(jìn)了面向計(jì)算機(jī)的算法，為了提高計(jì)算的效率:用VC語言編制了計(jì)算的核心程序，包括框架結(jié)構(gòu)