雙跨框支墻梁的有限元分析及內(nèi)力計(jì)算

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1、雙跨框支墻梁的有限元分析及內(nèi)力計(jì)算'工程力學(xué)》增刊I998年雙跨框支墻粱的有限元分析及內(nèi)力計(jì)算至.壅塑熙T【/D1～——,',(同躋大學(xué)土木工程學(xué)院建筑工程系,上海.200092)摘要車文運(yùn)用SuperSAP加后處理程序?qū)o洞口取跨框支墻粱進(jìn)行有限元分析,構(gòu)件按正交設(shè)計(jì)并作直觀分析和方差分析,基本摸清墻梁受力特點(diǎn)和影響內(nèi)力的主要因素,由回歸分析給出內(nèi)力近似計(jì)算公式,供設(shè)計(jì)參考.關(guān)麓詞框支培槊,正交設(shè)計(jì),有限元分折,內(nèi)力計(jì)算一,分析構(gòu)件的正交設(shè)計(jì)由混凝土框架及其以上墻體形成的組合構(gòu)件.稱為框支墻梁.這是一個(gè)平面應(yīng)力

2、與桿件系統(tǒng)的復(fù)合問題,至今尚無簡便的內(nèi)力計(jì)算方法.因此影響了這種結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用.本文采用SuperSAP程序加后處理程序?qū)o洞口雙跨框支墻梁進(jìn)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(yīng)力和內(nèi)力分布規(guī)律為減少構(gòu)件的分折工作量.引入正交設(shè)計(jì)方法并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行直觀和方差分析.找出影響內(nèi)力分布的顯著因素.由回歸分析給出內(nèi)力近似計(jì)算公式.為確定雙跨框支墻粱的合理設(shè)計(jì)方法提供理論參考.構(gòu)件沿襲作者在單跨框支墻梁的有限元分析及內(nèi)力計(jì)算中所采用的參數(shù),模擬6層商店一住宅樓.7度地震,lv類場地.計(jì)算考慮底層框架及以上

3、一層墻體.一個(gè)開間的受荷范圍作為計(jì)算單元.計(jì)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(dú)施加在墻梁頂面.采用正交表LI6(4'),即16個(gè)構(gòu)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(shù)見表I.二,有限元計(jì)算結(jié)果在豎向荷載作用下.由有限元計(jì)算得到框架(托梁和柱)和構(gòu)架(頂粱和構(gòu)造柱)的內(nèi)力分布見圖2.由構(gòu)架約束墻體與框架的共同作用,內(nèi)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(diǎn)距柱底約(o.35-0.38)Hc.構(gòu)造柱軸力沿柱身由上至下近似呈線性增加并且中間構(gòu)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(jì)算得到構(gòu)件內(nèi)力分布見圖3.各框架柱的剪力之年II等作用在墻粱項(xiàng)面的水平地震作用剪力,柱的反彎點(diǎn)距柱底約為(o53.0.56)Hc,整體傾覆力矩對(duì)框架柱軸力影響較大,托

5、粱內(nèi)力分布較復(fù)雜..二>一1,一一寸J.一,1'工程力學(xué)》增刊I998年O35表1分析構(gòu)件正交設(shè)計(jì)組因素參數(shù)號(hào)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