钢结构施工力学状态非线性分析方法_郭彦林

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1、第25卷第10期Vol.25No.10工程力学2008年10月Oct.2008ENGINEERINGMECHANICS19文章编号：1000-4750(2008)10-0019-06钢结构施工力学状态非线性分析方法*郭彦林，刘学武(清华大学土木工程系，北京100084)摘要：施工力学问题分析的难点在于结构时变、材料时变和边界时变的模拟。该文剖析了单元生死技术模拟施工过程的基本原理，从数学和物理上揭示了单元“杀死”、“漂移”和“激活”的机理。探讨了施工过程模拟的分步建模技术。对单元生死技术和分步建模技术的计算模型和精度进行了对比研究。基于经典梁单元，采用FORTRAN语

2、言编制了这两种算法下的分析程序。算例分析表明：两种方法的理论及所编制程序正确，是施工力学问题求解的有效方法。关键词：钢结构；施工力学；结构时变；单元生死技术；分步建模技术中图分类号：TU391文献标识码：ASTATENONLINEARFINITEELEMENTMETHODFORCONSTRUCTIONMECHANICSANALYSISOFSTEELSTRUCTURES*GUOYan-lin,LIUXue-wu(DepartmentofCivilEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084China)Abstract:Ther

3、eareseveralkeymechanicalproblemsinsimulatingconstructionprocessofstructures,suchashowtosimulatetime-variationstructuresandboundaryconditions,andhowtotaketime-dependentmaterialintoconsideration.Thispaperrevealstheprinciplesofelement’s‘death’,‘floating’and‘birth’forelementbirthanddeathtec

4、hnologymathematicallyandphysically.Anothersimulationmethod,namelystep-by-stepmodeltechnology,isalsodiscussed.Usingtheclassicbeamelement,thispaperdevelopsanalyticmodelsforconstructionsimulationbymeansofFORTRANprogramming.Moreover,themethodsusingtheabovetwotechnologiesarecomparedinthispap

5、er.Theresultsdemonstratethatbothmethodscanbeusedtopredictthedevelopmentandvariationofinternalforcesanddeformationofsteelstructuresduringconstruction.Keywords:steelstructure;constructionmechanics;time-dependentstructure;elementbirthanddeathtechnology;step-by-stepmodeltechnology工程结构生命全过程可

6、分为施工、正常使用和于失去平衡而倾覆、或由于结构或构件失去稳定而老化三个阶段。一般情况下，仅对结构在正常使用倒塌、或由于局部构件和节点的强度不足而破坏。阶段的内力和变形进行计算和控制。然而，施工阶即使在施工过程中未发生工程事故，也可能由于不段的结构为抗力相对不完整体系，呈现较高的风险当的施工方法造成较大的“附加”内力潜伏在结构率，统计表明在我国有60%以上的工程结构倒塌事之中，为使用阶段的结构埋下安全隐患。为保证使[1]故发生在施工期间。究其原因，相当比例是由于用阶段结构的安全性和适用性，竣工状态的结构须[2]没有考虑施工过程的力学分析，没有以可靠的预满足内力和变形不

7、超限两个条件。因此，跟踪分析分析数据为指导进行施工，导致施工过程中结构由预测施工过程中结构的受力状态，控制施工和使用———————————————收搞日期：2007-03-03；修改日期：2008-03-20作者简介：*郭彦林(1958―)，男，陕西人，教授、博士、博导，从事钢结构研究和教学工作(E-mail:gyl@tsinghua.edu.cn)；刘学武(1977―)，男，河北人，博士，从事钢结构研究(E-mail:liuxw04@mails.tsinghua.edu.cn).20工程力学阶段结构的内力和变形事关工程成败。零，达到力学意义上的“死