基于OpenSees的鋼結(jié)構(gòu)高等分析二次開發(fā).pdf

1、傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計方法包含兩個階段，即兩階段設(shè)計。第一階段：通過線彈性分析計算結(jié)構(gòu)的內(nèi)力；第二階段：將第一階段計算的內(nèi)力用極限狀態(tài)理論相關(guān)方程進(jìn)行截面驗(yàn)算。傳統(tǒng)的設(shè)計方法存在著很大的缺陷，忽視了單獨(dú)構(gòu)件和整體結(jié)構(gòu)之間的協(xié)調(diào)性，而高等分析方法是通過一次精確的非線性分析，完備地描述結(jié)構(gòu)與構(gòu)件強(qiáng)度和穩(wěn)定性，同時考慮了幾何材料非線性及其他因素的影響，從而避免了對各個構(gòu)件的強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算，它彌補(bǔ)了傳統(tǒng)設(shè)計方法的不足。因此高等分析設(shè)計方法更能真實(shí)的反映

2、結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力狀態(tài)。論文對桁架結(jié)構(gòu)和鋼框架結(jié)構(gòu)在應(yīng)用高等分析方法時需考慮多種因素的單元展開了研究，并基于OpenSees進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)，為應(yīng)用OpenSees對結(jié)構(gòu)進(jìn)行高等分析提供了可能。取得的主要研究成果如下：
　　（1）基于更新的拉格朗日增量理論，利用虛位移原理詳細(xì)推導(dǎo)了高階非線性桁架單元剛度矩陣。并在通用有限元程序OpenSees平臺上開發(fā)了高階非線性桁架單元，通過幾個數(shù)值算例驗(yàn)證，所開發(fā)的桁架單元在進(jìn)行桁架非線性分析時具有很高

3、的效率和精度。
　?。?）為了更好考慮桁架結(jié)構(gòu)在循環(huán)荷載或者地震作用下的后屈曲行為，本文基于OpenSees平臺開發(fā)了EPB和IEPB材料本構(gòu)模型。該本構(gòu)模型能夠考慮受壓臨界應(yīng)力以及加載應(yīng)變歷史等。并通過幾個數(shù)值算例說明了不考慮后屈曲往往會過高地估計結(jié)構(gòu)的承載能力，同時驗(yàn)證了本文所開發(fā)的材料本構(gòu)具有很高的計算精度，能很好的考慮桁架的后屈曲行為。
　?。?）基于梁柱理論，開發(fā)了考慮剪切變形的幾何非線性梁柱單元。在OpenSee

4、s的單元庫中增加了考慮剪切變形的幾何非線性梁柱單元，并用該單元和OpenSees的基于柔度的非線性梁柱單元對幾個數(shù)值算例進(jìn)行了對比分析，分析結(jié)果表明：本文開發(fā)的幾何非線性梁柱單元具有更高的效率和計算精度。
　?。?）基于梁柱理論，在考慮剪切變形的幾何非線性梁柱單元的基礎(chǔ)上，考慮了材料非線性，并考慮了殘余應(yīng)力、彎曲引起的剛度退化，開發(fā)了同時考慮幾何材料非線性的精細(xì)塑性鉸梁柱單元。通過幾個數(shù)值算例分析表明，用每根構(gòu)件一個本文單元即可達(dá)