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1、雙跨框支墻梁的有限元分析及內力計算'工程力學》增刊I998年雙跨框支墻粱的有限元分析及內力計算至.壅塑熙T【/D1～——,',(同躋大學土木工程學院建筑工程系,上海.200092)摘要車文運用SuperSAP加后處理程序對無洞口取跨框支墻粱進行有限元分析,構件按正交設計并作直觀分析和方差分析,基本摸清墻梁受力特點和影響內力的主要因素,由回歸分析給出內力近似計算公式,供設計參考.關麓詞框支培槊,正交設計,有限元分折,內力計算一,分析構件的正交設計由混凝土框架及其以上墻體形成的組合構件.稱為框支墻梁.這是一個平面應力
2、與桿件系統的復合問題,至今尚無簡便的內力計算方法.因此影響了這種結構的廣泛應用.本文采用SuperSAP程序加后處理程序對無洞口雙跨框支墻梁進行有限元分析,以了解其在豎向荷載或水平地震作用下的應力和內力分布規(guī)律為減少構件的分折工作量.引入正交設計方法并對計算結果進行直觀和方差分析.找出影響內力分布的顯著因素.由回歸分析給出內力近似計算公式.為確定雙跨框支墻粱的合理設計方法提供理論參考.構件沿襲作者在單跨框支墻梁的有限元分析及內力計算中所采用的參數,模擬6層商店一住宅樓.7度地震,lv類場地.計算考慮底層框架及以上
3、一層墻體.一個開間的受荷范圍作為計算單元.計算簡圖見圖1.豎向荷載為156.4kN/m,水平地震剪力為7.44kN/m.分別單獨施加在墻梁頂面.采用正交表LI6(4'),即16個構件.5因素4水平.不考慮各因素的交互作用.各組因素及具體參數見表I.二,有限元計算結果在豎向荷載作用下.由有限元計算得到框架(托梁和柱)和構架(頂粱和構造柱)的內力分布見圖2.由構架約束墻體與框架的共同作用,內力有很大的降低,托梁跨中彎矩約為(I/I2.1/40)Mo(Mo為單跨簡支粱跨中彎矩),邊支座彎矩約為(I/16-I/29)Mo
4、,中支座彎矩約為(I14.I/M)Mo支座處剪力約為(o.24.0.58)Vo(V0為單跨簡支梁梁端剪力).框架柱上端彎矩約為(ii17.1/29)Mo,下端彎矩約為(I/27.1/51)Mo.反彎點距柱底約(o.35-0.38)Hc.構造柱軸力沿柱身由上至下近似呈線性增加并且中間構造柱軸力值較二邊大.在水平向廿的地震作用下(向左方向略),由有限元計算得到構件內力分布見圖3.各框架柱的剪力之年II等作用在墻粱項面的水平地震作用剪力,柱的反彎點距柱底約為(o53.0.56)Hc,整體傾覆力矩對框架柱軸力影響較大,托
5、粱內力分布較復雜..二>一1,一一寸J.一,1'工程力學》增刊I998年O35表1分析構件正交設計組因素參數號A(12tl1)B(h~tlI)C(hwll1)D(ttdl1)I~(EdEr,)12hblawHc砼砌體lI(1.0l1f1,呂Irn60)1f0.80)102.41600O750360O4800C3OMU1D.M521(1.0)2(1/9)2(0.552r0.73)2(1I.4160o067033004400C30MU7.5.M1031f1.013(1110)3f0.50)3(0.67)3(10
6、.4)600058030004000C25MUID.M7.541(1.04(1/12)4r0.45)4f0.60)4(9600050027003600C20MU10.M75529l1(1/8)2f0.55)3(0.674(95)540075033004000C20MU1D.M7.562(0-9)2(1,9】¨0.6014f0.60)3(10.41540067036003600C25MUID.M7.572r0.9)3(I/10)40.451Ir0.8012fI14)54O058027o04800C30MU7.5.M
7、l082f0.9)4(I,12)3(050)2(0.731I(12.454O050030o04400C30MUIO,M593f0.8Ifl,813f0.50)4(0.6012(11.4)48007503O0o3600C3OMU7.5.M10103(0.8)2(1/9)4f0.45)3(0.67)1(I2.4)4800670270040O0C30MU10.M5I】3(0
8、8)3(I,1O1f0.60)2f0.7314【9.514800580360044O0C20MUIO.M7.5I23畸4(1tl2f0.55111
9、08o13(10.4)48O0如033004800C25MU10.M7.5l34f0.7)lfl培)4fO45l2(O73)jfl0.4)42o075027o044O0C25MUlO.M7.5I44fO.7)2fl,913f0.50)1f0.80)4(9.5)42O067o3o0o4300C20MU10.M7.5I54'0.7)3I1tlO)2加L55)4(O.60)(I
