考虑建造过程的多重子结构分析矩阵位移法

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1、第了卷第
期计算结构力学及其应用23456,+5
!年∀月#∃%&∋()(∗∃+),−(.∋#(∋.),%/#0)+∗#−)+1)&&,∗#)(∗∃+−)7879:三!!考虑建造过程的多重子结构分析矩阵位移法喻永声;大连理工大学工程力学研究所<摘要根据三维空间结构节点的变位分析,建立了模拟建造过程的多重子结构分析矩阵位移法。工程实例的计算结果表明,该方法是合理且实用的。=梦引万通常意义下的,,各种结构分析方法其力学模型虽然都有各自不尽相同的基本假定但是>,却几乎都有一个共同的理想假定即结构是在整体建成后才一次性加入所需要的全部荷。

2、这。载就是所谓的一次性加载模型三维空间位移协调的结构分析模型是简化假定最少的力。,,。学模型之一但是由于是一次性加载模型而使其适用范围受到了限制这是因为一次性,,某些加载的假定不能体现结构在建造过程中构件逐步增加荷载;例如构件自重等<逐步。。加入这种结构真实性态以图4?所示高层建筑结构局部计算简图为例承受均布荷载作用的。水平梁两端节点分别刚性地接在柱子和剪力墙上利用三维空间位移协调的力学模型计,。算所得到的弯矩图往往如图≅所示这主要是由于柱子和剪力墙轴向变形在数量上有差距,,而且由于结构很高使其上部结构的这。,种差距积累很大造成的

3、在这种情形下结构变位所引起梁上的弯矩远远大于梁上分布,。荷载所引起的弯矩是很不合理的因为卯白比,由于建在结构建造过程中造施工上的种种,上述柱子和剪力墙轴向变形那种数量原因。,。上的差距是不可能被积累起来的合理且符合实际的弯矩图一般地应该是如图Α所示,。,,当然建造过程对结构的影响远比上面这个例子复杂不过这个例子使我们注意到,。如果在结构分析中能够将建造过程的种种因素考虑进去无疑会得到更接近真实的结果文献〔〕通过分析结构材料的蠕变特性提出了一种实用方法,文献〔Β〕则通过对结构内力的Χ,迭加模拟结构的建造过程本文则是通过对结构节点的

4、变位分析阐述建造因素提出相应。,的力学模型这种考虑建造过程的结构分析方法在本质上是对通常意义下的多重子结构分。计,。析矩阵位移法的一种改进算实践表明该方法是合理且实用的本文于∀∀年6月“日收到5!
期考虑建造过程的多重子结构分析矩阵位移法,。,应该指出的是虽然本文中所涉及到的只有高层建筑结构但是作为考虑建造过程的,。结构分析方法却不失一般性二、有关概念5子结构模式、超级单元和墓本单元,整,在多重子结构分析中个结构的描述和计算被一个子结构模式序列的描述和计算所。,,代替例如图Β?中所示的多层平面框架结构可以处理成图Β≅中所示的−Δ

5、∗至−Δ−。,等五个子结构模式所组成的序列序列中的每一个子结构模式一般地是由超级单元和基本。Χ单元两部分组成这里的超级单元必须是由序列中已经定义过的序号低的子结构模式构成。,,而基木单元就是指有限单元例如图Β≅中所示的第五个子结构模式−Δ−是由一个超。,。级单元−ΔΕ和个梁柱基本单元组成其余子结构模式的组成以此类推Β。进程结构模式、已建结构和建造结构,,在考虑建造过程的结构分析方法中为了模拟建造过程可以将整个结构人为地分成有限。。,个建造进程每一个进程都描述为一个子结构模式那么我们称这样的子结构模式为进程。,,结构模式在图Β?所示

6、结构中若每两层作为一个建造进程就构成了图Β≅中所示9、Ε和−三个进程结构模式>5很明显,,ΔΦ−Δ9Δ在子结构模式描述序列中不是每个子结。构模式都能称为进程结构模式的,。每一个进程结构模式一般地由已建结构和建造结构两部分组成这里的已建结构必需,是由序列中巳经定义过的序号低的进程结构模式构成而建造结构是用来模拟正在建造中的,。结构一般地是由序列中已经定义过的序号低的非进程结构模式和基本单元共同构成,图Φ≅,在−,例如中所示进程结构模式−Δ细渊姗洲用9ΔΓ中,已建结构由进程结构模式−ΔΕ构成,。肋翩圈尸鼠以曰熟跳,建造结构由个梁柱基本

7、单元构成在进Ε,程结构模式−Δ中已建结构由进程结构Φ,模式−Δ构成建造结构由子结构模式Χ−Δ
构成而为初始进程结构模式的−ΔΦ,,,。中则已不包含已建结构而只有建造结构由子结构模式−Δ∗和6个梁柱基本单元构成
5荷载和建造荷载,>在考虑建造过程的结构分析中一个进程结构模式所承受的荷载按性质分为两类一类是与结,,,构建造过程密切相关能够引起建造因素的荷载例如结构构件自重等用荷载向量Χ,,尸表示另一类是与结构建造过程无关的在整个结构建成后才一次性加入的荷载例如、,。与高层建筑结构有关的风荷载地震荷载等用荷载向量尸表示尸中,建造荷载是指在

8、能够引起建造因素的荷载向量仅由作用于建造结构上的那些荷,。载分量组成的向量用(表示,,应该特别指出的是每一个建造结构本身是一次性加载模型只有从整个结构看才是。逐次加载模型
∀计算结构力学及其应用6卷三、变位分析,在子结构模式序列中考虑