束筒结构弯扭分析的精细积分法

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从结构上看,束筒结构的承载能力强、侧向刚度大,且具有良好地延性和抗震性能;从建筑上看,束筒结构可以提供较大的使用空间,使建筑布置灵活。正是这些优点,束筒结构体系常被超高层建筑所采用,所以深入研究束筒结构在侧向力作用下的力学性能有着较高的实用价值。具体研究内容如下:1.本文基于连续化原理,将束筒结构等效为由正交各向异性板和角柱围成的薄壁实腹筒,采用了束筒结构力学分析的等效连续化模型。2.本文主要研究了束筒结构考虑剪力滞后效应的两种分析计算方法:(1)束筒结构在弯曲和扭转作用下的半离散半精细积分法把等效后得实腹束筒筒壁从底到顶划分为若干个有限宽度的条形单元,相邻条形单元相互连接在一起,通过楼板把全部的条形单元组合成束筒结构。取轴向方向的位移为基本广义位移,沿截面的翘曲位移用关于基本广义位移的插值函数来表示,这样求出的位移是逼近真实的翘曲位移,它反映了结构在弯曲和扭转作用下真实的剪力滞后现象。(2)束筒结构弯曲问题的简化计算方法将等效后得束筒结构看成是一个空间结构体系,选取三个广义位移:侧移u (z)、截面转角(z)和最大纵向位移函数w(z)来描述整个束筒的变形。即对束筒结构的翘曲位移做出假定。3.对上述求解体系应用精细积分法进行求解,求解过程通过MATLAB语言编制的程序实现。分析了束筒结构弯曲时的侧移、翘曲应力和剪力滞后效应,通过与其他方法对比,结果吻合较好,表明了本方法的正确性、合理性与可行性;对比分析了楼板对结构纵向翘曲的影响。4.本文应用插值精细积分法,将精细积分法的应用范围扩展到二维问题中,拓宽了其应用范围并在解决相关类似问题上提供了一种比较好的思路和途径。本文提出了一种分析筒体结构的新方法,所编制的程序既适用于对称截面又适用于非对称截面,并且具有多种荷载加载形式供选择,能够计算常见形式的筒体结构。应用本课题的研究成果对工程设计具有一定的指导意义。
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