近年來,隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,人們對建筑的多樣性也提出了新的要求,出現(xiàn)了大量的仿古建筑。我國古代建筑以木結(jié)構(gòu)為主,木結(jié)構(gòu)建筑造型復(fù)雜,在力的傳遞過程中存在大量的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)�，F(xiàn)代仿古建筑一般采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),為了追求最大的外觀近似效果,仿古建筑也需要采用轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)屬于復(fù)雜的、不規(guī)則鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),其設(shè)計過程較普通的建筑結(jié)構(gòu)難度大。對于轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu),前人進行了大量的理論和試驗研究,相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中也對這一復(fù)雜結(jié)構(gòu)有所規(guī)定。但規(guī)范中沒有針對仿古建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計的相應(yīng)規(guī)定,而且對于存在多個轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)該如何設(shè)計也缺少明確的說明。為了彌補這一不足,本文在前人研究和規(guī)范規(guī)定的基礎(chǔ)上,對轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)在仿古建筑中的應(yīng)用進行了研究。首先,以梁托柱式的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)為主要研究對象,分析其受力特點。由于它是一種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形式,所以在受力分析過程中需要考慮其與普通結(jié)構(gòu)傳力路徑的不同、梁內(nèi)應(yīng)力分布的不同、在平面外受力時可能的空間效應(yīng)和轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)與整體結(jié)構(gòu)之間的相互作用效應(yīng)等對結(jié)構(gòu)的影響。在此基礎(chǔ)上,提出了在設(shè)計過程中需要采用整體的有限元分析與局部關(guān)鍵構(gòu)件的有限元分析相結(jié)合的方法。整體結(jié)構(gòu)可以按照框架結(jié)構(gòu)設(shè)計,整體結(jié)... 

【文章來源】： 張全貞 北京建筑大學(xué)

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

梁托柱轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)計算簡圖

第3章有限元分析26圖3-1SOLID65的幾何模型該單元表示的是各向同性材料，可以通過ansys中的mat命令定義材料的類型為混凝土�；炷敛牧系谋緲�(gòu)關(guān)系通過TB命令來定義，包括單軸抗拉強度、單軸抗壓強度和剪力傳遞系數(shù)。單軸抗拉強度和單軸抗壓強度可以采用簡化的理想模型，也可以采用通過試驗得到的真實應(yīng)力應(yīng)變曲線。單元有四個控制選項，分別為KEYOPT（1）、KEYOPT（5）、KEYOPT（6）和KEYOPT（7）。其中，KEYOPT（1）是該單元的大變形開關(guān)，其值設(shè)定為0時考慮大變形，設(shè)定為1時不考慮，混凝土結(jié)構(gòu)建議不考慮大變形，以免求解時出現(xiàn)不收斂或者求解結(jié)果不正確等現(xiàn)象。KEYOPT（7）是混凝土開裂以后是否考慮應(yīng)力松弛開關(guān)，其值設(shè)定為0時不考慮拉伸應(yīng)力松弛，設(shè)定為1時考慮應(yīng)力松弛。2）鋼筋的模擬本文采用link180單元來模擬鋼筋的工作狀態(tài)。link180單元在工程上應(yīng)用廣泛，可以模擬桁架、纜索、連桿、彈簧等。它是一種可以在桿軸方向施加拉壓作用的三維桿單元，桿單元兩端節(jié)點具有三個自由度，三個自由度分別是沿著坐標(biāo)X軸、Y軸、Z軸方向的平動，如圖3-2所示。它具有塑性、大變形、大應(yīng)變等功能，同時還有彈性、各向同性塑性硬化、非線性塑性硬化等性能，在受力方面，桿單元只能承受拉壓，不能承受彎矩，所以其受力性能和狀態(tài)與混凝土中的鋼筋類似。若要模擬僅受壓（如軸承等）或僅受拉（如繩索等）結(jié)構(gòu)時，則需定義LINK180單元的第三個實常數(shù)TENSKEY=-1（僅受壓）或TENSKEY=1（僅受拉），且必須打開大變形選項，采用非線性計算。

第3章有限元分析27圖3-2link180的幾何模型LINK180單元把一個單元假定為一直桿，軸向荷載作用在干的兩端，桿為同材質(zhì)、各向同性的材料，桿的兩個端節(jié)點I和J不能重合。如果考慮了溫度，溫度沿桿長線性變化，一個桿上具有相同的應(yīng)力。LINK180單元通過兩個節(jié)點I和J、橫截面面積（AREA）、單位長度的質(zhì)量(ADDMAS)及材料屬性來定義。當(dāng)采用缺省設(shè)置時，單元的截面積改變時其體積可以保持不變，與鋼材等材料受力狀態(tài)相同，該單元適合用于鋼材的彈塑性分析。也可以改變KEYOPT(2)使截面積保持不變或剛性。LINK180單元輸出數(shù)據(jù)結(jié)果包括全部節(jié)點位移，以及單元軸向應(yīng)力、軸向彈塑性應(yīng)變等。3.3.2轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)的有限元模型轉(zhuǎn)換梁結(jié)構(gòu)的有限元分析單元采用前述的桿系單元和實體單元，其中混凝土采用solid65三維實體單元模型，其可以最大程度的真實模擬實際構(gòu)件；鋼筋采用LINK180單元，模擬鋼筋受拉的力學(xué)狀態(tài)。在實際建模中，選好單元以后，還需注意以下幾個問題：1）單元尺寸的大小由于混凝土單元采用了最大開裂準則，所以單元劃分的粗細會對開裂產(chǎn)生影響。單元劃分越細，開裂出現(xiàn)就越早。為了減小單元尺寸的影響，轉(zhuǎn)換梁混凝土構(gòu)件劃分單元時網(wǎng)格尺寸一般可取為50mm，不宜過校2）施加荷載和約束仿古建筑大量使用梁托柱結(jié)構(gòu)，因此主要考慮柱傳給梁的荷載。把柱的豎向荷載當(dāng)作集中力作用在梁上，并考慮柱傳下來的彎矩和剪力，在柱作用于梁上的局部面積內(nèi)施加彎矩和剪力。此外轉(zhuǎn)換梁的約束，主要是梁兩端的柱支承作用，不考慮梁平面外的扭轉(zhuǎn)和變形。在轉(zhuǎn)換梁的兩側(cè)各選一個支撐柱的截面，限制三個方向的平動和轉(zhuǎn)動，施加固定約束。

【參考文獻】：
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本文編號：2989053