结构分析方法

结构分析方法（精选十篇）

结构分析方法 篇1

关键词：不确定,结构分析,区间,未确知参数,应用

1 前言

不确定性一般体现为模糊性以及随机性、 未知性, 其影响之大与波及范围之广是前所未有的, 针对不确定因素结构分析方法进行研究, 是非常必且意义十分深远的, 颇具较强理论价值。

2 区间结构分析方法和未确知参数结构分析方法的应用

2.1 区间结构分析方法

实际生产生活中各类不确定因素不断涌现, 若死搬硬套地把其当作是确定性信息进行处理, 则会形成不合理或者是矛盾结果。 很多研究者更多倾向于运用模糊模型与随机模型针对不确定性展开全面研究, 但是, 必须通过大量数据信息描述模糊模型与随机模型对应参数分布, 涉及计算量十分巨大。 除此之外, 给出的设计及计算参数一般是在一定区间范围内发生变化的, 若想要得到结构相应区间范围, 采用区间结构分析法不失为一种有效的计算分析途径。 结合区间分析法跟有限单元法形成新型的不确定性分析法, 即为区间有限单元法, 研究常规意义上的有限单元位移法, 进行结点位移求解所用控制方程是

在上述公式中, K表示的为对称劲度矩阵, U表示为位移向量, R表示为荷载向量。 在此应注意, 因部分设计参数, 包括荷载及结构材料参数等颇具不确定性, 进而会造成有限元支配方程中K及R拥有不确定性, 一般地, 整体荷载列阵R与结构整体劲度矩阵K为结构系统参数向量a的函数, 其中包括几何参数和材料参数、 荷载参数等内容, 由此可见, 位移U同样为结构系统参数向量a的函数, 其公式表示为,

对应有限元控制方程是

若参数向量a是一个区间量a', 那么能够使用区间量K'及R' (或者是K(a')、 R(a')) 针对劲矩阵K及荷载向量R进行分别表示。 所以, 得出区间有限元控制方程是

纵观其中,K'或者K(a')所表示的为结构整体劲度区间矩阵,U'表示是结点位移区间列阵,R'或者R(a')表示的为整体荷载区间列阵。在此注意,结构系统参数向量a应充分满足

在上述公式中,指参数向量a下边界向量,是指参数向量上边界向量。 区间有限元分析方法应用的核心思想为若果结构系统参数是区间变量的时候, 针对结构系统参数所发生变化对应力及结构位移等产生影响进行研究。 一般可使用区间有限元方法就如下问题展开有效解决。

第一, 已知结构参数向量a误差界△a及近似值ac, 那么能够得出公式3 解的上下边界, 即为

第二, 若尚未确知结构系统参数不确定性特性, 如果综合考虑其是随机变量, 仅需了解其包括方差与均值等在内的分布统计特性, 可是, 结合专家经验积累及相关规范、 少许测量所得数据等确定结构系统参数向量a对应范围, 如公式(4) 所示,然而却难以确定结构系统参数向量a可取(4) 式对应范围中的值, 基于此, 能够运用区间方程(3) 就解范围进行估计。

就目前的情况来看, 单调性方法即为组合方法、 摄动方法、 基于区间变量特性方法、 迭代方法及三角优化方法等为针对类似于(3) 式求解所采用的主要区间有限元方法, 此类方法现今仅局限用于某些简单维杆件结构的分析中, 而且仅能针对线弹性结构进行分析, 若面对复杂程度较高的三维结构与二维结构等是则存在一定困难程度。 因为区间结构分析法只需得知不确定量的界限即可, 无需掌握其隶属函数或者是分布形式, 大幅降低对原始数据提出的要求, 在工程结构不确定分析快速普及应用, 成效显著。

2.2 未确知参数结构分析法

所谓未确知信息, 普遍认为指的是人们尚未掌握信息的完整性, 对信息的真实状态及数量关系暂时存在主观认识的不确定性, 从而将此类主观认识上的不确定性称作为未确知性, 其跟仅针对未来发生事物随机性是大不相同的, 对比灰性也是不一样的。 特别注意的是, 未知信息中的特例———随机信息, 它能够将随机试验当做背景, 是针对未来事物进行客观描述的一种信息。

基于未确知数学内容分析、 构建未确知参数结构分析法,旨在针对优化解决未确知信息问题, 此类方法是运用未确知变量针对参数所具备的不确定性展开表示, 对比区间结构分析及随机方法, 其特点主要包括, 第一, 未确知参数结构分析法立足实际的数据信息, 无需根据随机模型方法实现对某种分布概型的拟合, 在某个层面上而言随机方法不能够给出小样本的缺陷得以被有效克服; 第二, 通过对客观性不确定信息的全面运用, 并非像区间方法中仅针对结构参数分布上界及下界进行利用, 其更为细致地刻画出对应结果; 第三,细化分析信息不完备问题情况。 综上所述, 未知方法是可以合理地补充其他类型不确定性结构分析方法。

王光远参考建筑工程理论研究率先引入未确知数学相关概念。 将不确定性结构参数a=(ai)m当作未确知量, 那么, 其对应函数是结构响应 φ (a), 同样为未确知量, 即为 φ (a)=φ(a1,a2…am), 用未确知有理数形式写出a, 根据相关运算规则,进而计算得出 φ(a)未确知表达模式, 此类模型在立足实际数据应用基础上更为贴合客观实际。

3 算例分析

如图1 所示, 左边固支悬臂的梁处在板水平中线位置,板长度为2 米、 宽度为1 米、 厚度为4 毫米, 梁长度为2 米、宽度为6 毫米、 高为8 毫米。 结合图1, 可把梁划分成1~5, 5个单位, 将板分别划分成5*5 个单元。 梁和板选用相同材料,材料对应泊松比为 μ=0.3, 因为相同参数未确知性是相同的,对结构质量密度P和弹性模量E连续实施了4 次实验[2], 各个量对应的试验值与对应的未确知因子及其可信程度如表1 所示。

通过一系列计算可得结构固有频率对应可能值与其可信程度, 板梁组合结构前三阶固有频率某些可能值及相关可信程度计算结果如表2 所示。

研究表明, 分析未确知参数板梁组合结构, 在其前三阶的固有频率可能值分别处于区间[ 92.579,94.407] 赫兹、[218.86,223.18] 赫兹及[562.42,573.52] 赫兹范围之内, 其对应的最大可信度可能值在93.499 赫兹及221.04 赫兹、 568 赫兹位置处出现, 这个时刻可信程度是0.22[2]。 纵观整个计算进程, 如果各个未确知性参数取值分别为最大可信度的对应值的话, 那么可以得到的结构固有频率可能值就是所具备可信程度趋于最大化, 故各个结构参数所取某值对应可信程度愈高, 相关的结构固有频率可能值对应可信程度则愈发高。 确定性结构动力特性分析模型构建及所获计算结果跟未确知性的结构动力特性分析模型构建以及所获计算结果相互间是存在一定差异的, 前者属于后者的特例情况, 因此, 若结构几何尺寸或者是物理参数拥有未确知性时, 通常意义上的确定性分析模式及对应模式方法难以满足相关应用需求, 基于此可采用未确知结构动力特性分析模型及具体计算方式。

4 结语

结构分析方法 篇2

子结构分析的基本原理和ANSYS软件的子结构分析方法

目前子结构的理论日趋成熟完善,并且已经广泛用于结构分析计算,但是具体操作的论述较少,初学者要掌握这一高级的分析方法并非易事.针对这种现况,本文首先介绍了子结构的基本原理,然后简述美国SASI公司开发的ANSYS软件子结构的`分析方法的基本步骤,并通过一个实例演示分析过程.为了进一步加深认识与提高子结构的分析水平,又对一个特殊横梁刚架作了子结构的分析论述,有力地说明了该方法的高效性.

作 者：马少坤 于淼 崔皓东 作者单位：广西大学,土木建筑工程学院,广西,南宁,530004刊 名：广西大学学报(自然科学版) ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF GUANGXI UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE EDITION)年，卷(期)：29(2)分类号：N39关键词：子结构 超单元 有限元模型

对建筑结构的理性分析方法 篇3

关键词：建筑结构分析，超静定结构，近似方法

在建筑设计中，无论是哪种结构设计都必须要能够保证有效承担荷载而不能有整体倾覆或构件破坏的危险因素存在，也就必须要确保由于荷载而产生的应力及应变要在设计规范的允许值之内，而进行结构分析初衷就是确定结构的应力和应变。

结构分析首先是考虑结构的整体稳定性，这包括确定结构的支撑反力，必须要足以承担反作用给结构等值反向的力，要实现静力平衡（建筑物结构自重，建筑物空间内物质重量，交通工具，风荷载和自然负作用力）。其次就是要确定结构内力和单元构件体上的应力。最后，确定出结构整体变形和构件的变形。基于结构在荷载作用下的弹性假设：应力与应变成正比，依托如静力平衡定律可以使这些计算方法变得相对简便。

对框架构件进行应力应变的结构分析一方面应当包括考虑构件和楼板自身重量，建筑固定设备，可变荷载（如风荷载），不同的建筑规范对于计算荷载的方式和荷载作用位置不同。另一方面，地震运动作用在建筑物地表下的基础上并且被认为是随机荷载。对于地震荷载的计算，被设计成传统矩形形状的建筑物的等量侧向荷载原理所相似的，对于地震荷载的分析方法需要了解建筑结构的动力原理和振动原理。对于地震荷载的分析，由于涉及到的分析方法相对复杂，这就需要高精密的计算设备提供辅助。

在进行分析的时候，必须要严格按照标准程序实施，最基础的是要考虑建筑物的线弹性反应。但是在分析地震作用下建筑物避免倒塌时结构设计时，又必须要考虑到非线性动力反应的作用和影响。

在对建筑物的结构分析中，确保受力和应力的平衡定律是基础。它计算梁，桁架，框架，拱和其他结构的外部反应及内部应力时是必须的。比方说在计算结构上有共同作用面但不共同作力点的荷载系统和反力时，要想实现家住结构的稳定性，这些保持荷载系统力的平衡。那就必须要满足以下三个条件：1）所有力在水平面分力之和必须等于零；2）在垂直方向上分力之和等于零；3）任何一条垂直于平面的轴的弯矩之和为零。当通过平衡方程直接计算反力、弯矩和剪力，当然也有应力。满足以上三个条件时，就可以确定建筑物结构是静定的。

另外我们也可以使用叠加原理来进行建筑物结构分析。其主要内容是：在合力作用产生的应力没有超过材料弹性所能承受的极限情况时，合力所产生的总的弯矩、剪力、应力和形变，等于荷载单独作用下产生效应的总合。

建筑物的超静定结构。指的是当构件反力数量超过了平衡存在时满足荷载和反力的独立方程的数量时，结构就认为是超静定的。超静定结构与静定结构的最大区别就在于超静定结构的反力或内力是超稳定的，不需要对于的约束。

目前分析超静定结构的方法主要包括力法、位移法、渐进法、近似法、矩阵位移法等。

近似方法。多层框架中计算风载应力的门架式分析法假设：柱和梁的中点存在一个反弯点，同时每根内柱承受的剪力是每根外柱承受剪力的两倍，这样的结构就是超静定的。然而，其他分析方法和电子计算机出现之后，近似方法就只用作最初估计和检验结构使用。

悬臂分析法同样是假设柱和梁的重点是反弯点。但是它进一步假设柱的应力随着距柱中轴线（即柱的重力中心的长度）而变化。和门架式框架分析法一样，也产生了一个超静定的结构。

计算机产生之前的时间里，要实现精确分析法依靠很费力和费时的卡氏定理计算，很多高层建筑用倾向于使用门架式或悬臂式分析法，以求以最低的成本得到尽可能精确的结果。

电子计算机的出现引进了结构分析方法：柔度法或力法和刚度法或位移法。这两种方法考虑结构的变化在材料线弹性范围内，计算机分析方法更多的是应用在超静定结构分析中里。

柔度法在本质是要求结构按静定力系表达的位移进行叠加，多余力的大小由结构的形变相容条件决定。为了满足形变协调要求，必须同时解多个线形方程。这里的多个线性方程就是结构系统多余未知力的数量，一个方程就是由一个变形条件决定的。必须计算更多一个荷载条件下的位移情况，一个方程是为施加的荷载，n个方程是为计算出结构的每个多余荷载的解。

刚度法在分析时认为线位移和角位移是未知量，由于未知量的数目是未知的，所以这种方法也只计算只有多个多余未知量的结构或需要解复杂的矩阵式的结构。

柔度法和刚度法均包含有矩阵转化，在柔度法里矩阵是n×n个多余未知量，这种方法比刚度法需要更多的矩阵。在刚度法里，n就是结点可能的線位移和角位移的数量。在实际应用中选择哪一种计算方法取决于被转换矩阵的大小，如果矩阵未知量大则刚度法较为简单实用，如果矩阵为知量数目在一定范围内，这两种方法均可。

虽然大多数结构分析是基于线弹性行为处于极限荷载条件下如地震作用进行，但是均需要考虑材料非线性行为和作用在结构上的荷载变化产生的非线性几何变形才行。

参考文献：

[1]（曙光》纪念集编委会.《曙光一国际建筑师协会第20届世界建筑师大会纪念集》.北京：中国建筑工业出版社，2000年2月.

[2]〔日〕渊上正幸编著.覃力黄衍顺徐慧吴再兴翻译.《世界建筑师的思想和作品》.北京；中国建筑工业出版社，2000年3月.

[3]冯雅，向莉.《生态环境的建筑设计》.（建筑学报》，1996（6）：31—34.

高速铁路信号系统结构分析方法 篇4

1 由点到面分析

信号系统结构复杂, 整体把握无从下手时可由点到面进行分析。通过理解系统工作的一个典型环节进而理解整个系统的构成。临时限速下达就是这样一个典型环节。

因某段线路维护、施工等原因, 需对行驶至此的列车下达临时限速命令, 以保证列车通过该段线路时, 能将速度降到规定值以下。临时限速下达流程见图1[1]。

临时限速命令由调度中心 (CTC) 发出, 经临时限速服务器 (TSRS) , 分别传送给无线闭塞中心 (R B C) 和列控中心 (TCC) 。无线闭塞中心的“无线”是指通信专业的GSM-R网络, 有了“无线”系统才能运行在CTCS-3状态。在此模式下, 临时限速只发给R B C就可实现其功能。为保证安全性, CTCS-3系统以CTCS-2作为后备。当RBC故障时, 还能通过有线方式传递这一临时限速信息, 即通过TCC传送。TCC控制LEU, LEU控制有源应答器。当列车通过有源应答器时, 这一信息传递给车载设备。

2 按主次关系分析

高速铁路信号系统是一个由主干和分支组成的有机整体。先分析主干, 再分析分支, 能够层次分明地理解信号系统。

2.1 信号系统主干

信号系统核心层由5部分组成:CTC, RBC, TSRS, TCC和计算机联锁 (CBI) , 相互间关系见图2。

CTC设备主要负责将阶段计划自动转化为进路命令发送给联锁系统, 实现列车调度;通过CTC/RBC接口与RBC交互登录、时间、列车信息, 并通过CTC/RBC接口将调度命令下达到列车[2]。

RBC是在CTCS-3模式直接管理列车设备, 接受列车注册与注销, 接受来自列车的位置报告和列车数据。RBC根据CTC、联锁、临时限速服务器发送的进路、限速等信息向列车提供移动授权, 即实时告诉列车目前状态下“能以多高的速度走多远”, 并显示在驾驶室的DMI上。

列控中心管理轨道电路和有源应答器, 进而能在CTCS-2状态下告诉列车目前状态下“能以多高的速度走多远”。

2.2 信号系统分支

信号系统的核心层是主干部分, 主干上还有若干分支用以实现主干功能。RBC对外与GSM-R中心相连, 通过基站与车载设备进行通信 (见图3) 。

调度中心系统、车站系统两级结构组成高速铁路调度集中系统 (见图4) 。

列控中心一方面控制通过LEU、有源应答器把信息传送给车载设备, 另一方面与轨道电路连接, 实现站内和区间轨道电路的载频、低频信息编码功能, 并控制轨道电路的发送方向 (见图5) 。

3 按信号网络分析

信号系统由3个网络组成:信号安全数据以太网、调度集中数据通信网、集中监测数据通信网 (见图6) 。

RBC, TSRS, TCC和联锁通过信号安全数据网通信。各CTC车站站机通过调度集中数据通信网相连。需要监测的设备都接入集中监测数据通信网。通过3个相对独立又互相联系的网络, 信号系统各子系统信息得到交互, 组成有机整体, 实现整体功能。

院, 助理工程师, 北京, 100043

参考文献

[1]张曙光.CTCS-3级列控系统总体技术方案[M].北京:中国铁道出版社, 2008

结构分析方法 篇5

关键词：钢结构；钢框架结构；梁柱节点；连接设计；建筑设计

中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：

梁柱节点的连接设计方法对于建筑物的安全起着十分重要的关键性作用，梁柱结点既是梁与梁交叉的受力结点也是梁与柱连接的受力结点，这个结点既是钢框架结构中的受力枢纽也是钢框架结构中的传力枢纽。梁柱节点在传统上一般采用螺栓锁紧、焊接、螺焊混合等连接方法。概述

钢框架结构在重量、韧性、安装周期、规模化生产、操作简易便捷等方面都优于钢筋混凝土框架结构框架，而且使用寿命也要长出许多，并且由于钢结构的坚固性与构件连接的多种选择性使得整座建筑的抗震性能与美观性方面都得到了加强。正是由于上述的这些优点，钢框架结构在近年来得到了长足的发展。梁柱节点是钢结构框设计之中的一个留给设计人员的最难抉择的关键点，几乎每一位设计师在处理这个关键部位时都会深思熟虑一番，因为梁柱节点是钢框架结构工程设计成败的关键所在。钢结构框梁柱节点可以采用的连接方式为下述几种：

1.1 刚性连接

这种连接方式可以获得最高的强度与刚度；

1.2 铰接连接

这种连接方式可以获得最大的柔性；

1.3 半刚性连接

这种连接方式所获得的刚性与柔性均介于上述两者之间。国内外的许多建筑工程专家们仍然在继续着对梁柱节点连接设计的研究与探索，相信在不远的将来更好的连接方法，更快速的施工方式都将随着新的创意、新的材料的出现而出现。在我国目前的建筑设计来看，无论是工业建、构筑物还是商业建筑物，抑或是民用建筑都越来越多的开始倾向于采用钢结构的半刚性连接，具体选择何种结构这是由其综合评估方面的考量所决定的。在实际施工过程中，采用半刚性接的方式可以大大加快施工进程，并且在施工过程中还省去了焊接的操作，铰接的连接方式也提高了构件标准化的进程。工商业建筑的刚性连接是考虑到所受的荷载较大。各种连接形式特点

上述的三种连接方式各有其特点，但是这些连接形式最终还要归结为下述的连接方法：

2.1 普通螺栓及高强度螺栓连接

2.1.1 普通螺栓

钢结构连接用的螺栓共分为 10 余个等级，分别为 3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9 等级。等级在 8.8 级及以上的螺栓称为高强度螺栓，因为其制造材质为低碳合金钢或者是经过热处理过的中碳钢。在钢结构梁柱连接中较少使用 8.8 级以下的普通螺栓，绝大多数情况下都采用高强度螺栓以保证关键连接部位的安全可靠。

2.1.2 高强度螺栓

1）高强度螺栓种类。性能等级在 8.8 至 12.9 之间的高强度螺栓连接一般有两种形式：一种是通常用于 10.9 级及以上强度中的扭剪型高强度螺栓连接，另一种是大六角头高强度螺栓连接。在使用大六角头高强度螺栓连接时经常会出现施工人员安反垫圈的情况，这样就使得垫圈不但起不到紧固的作用反而会产生相反的松扣的作用了，正确的安装是有倒角侧朝向螺头。2）抗剪连接螺栓。在钢框架结构的梁柱节点连接中，高强度螺栓因其动力荷载的承受力、摩擦承压抗剪与耐疲劳等优良特性而得到了广泛的应用。根据高强度螺栓的抗剪性能的特性不同可划分为下述两种：a.摩擦型高强度螺栓。摩擦型的高强度螺栓是依靠其预拉力以提高梁柱之间的压力以对抗梁柱之间的分离的拉力产生的滑移。摩擦型的高强度螺栓承受剪力时，只是以其摩擦力对抗滑移。在实际的测试实验过程中，摩擦型高强高螺栓要求其抗滑移系数必须大于或等于其设计值。b.承压型高强度螺栓。承压型高强度螺栓是依靠其侧壁的压应力抵抗来自梁柱的剪力。承压型高强度螺栓与摩擦型高强度螺栓的最大不同就是承压型高强度螺栓允许剪力超过其摩擦力，当剪力超过其摩擦力致使接接件之间产生了滑移以后，螺栓杆与孔壁相接触，这时候承压型的特性就显现出来，螺栓与杆身的抗剪就是其区别于摩擦型的最大特点。

2.2 摩擦型高强度螺栓与焊缝形成的混合连接这种连接应注意以下几点：

1）焊缝的破坏强度高于高强螺栓连接的抗滑极限强度，其比值宜控制在 1～3 之间；2）不能用于需要验算疲劳的连接中；3）其施工顺序，应根据板件的厚度，施焊时能否采取反变形措施等具体条件分析决定，一般采用先栓后焊的方式，此时高强度螺栓的强度应计及焊接影响，作一定的折减；当采用先焊后栓且板间又不夹紧时，宜采用大直径螺栓，并需将螺栓的抗剪承载力设计值乘以折减系数；4）在静力荷载作用下，摩擦型高强度螺栓可以和侧角焊缝共同作用。在直接承受动荷载作用的连接中，则不能用这种连接，施工时一般采用先栓后焊的程序，并在设计中考虑温度影响将高强度螺栓的预拉力予以适当折减；5）能共同工作的混合连接，其总承载力可按不同连接方式承载力的总和考虑。

2.3 全焊型连接

全焊型连接时疲劳敏感，焊接结构的低温冷脆问题比较突出，产生焊接残余应力和变形，对结构工作产生不利影响，除因受力复杂，接头刚度大或施焊不便的安装接头不宜采用焊接外，可广泛用于工业与民用建筑钢结构中。

全焊型梁柱连接的优点及施工时注意事项试验结果表明，全焊型梁柱连接的滞回性能好于栓焊型混合连接，具有较好的塑性变形能力。在全焊型梁柱连接中，设计时应注意选择合适厚度的节点板。节点板太强，不仅浪费材料，也不能充分利用节点域的变形能力耗散地震能量；相反节点板太弱的梁柱连接虽然能发展相当大的塑性变形，但由于梁翼缘难以形成塑性，也限制了节点的耗能能力。同时，节点域的塑性转动过大会增加框架的水平位移，对框架的整体受力不利。在这种连接中，梁上、下盖板边缘加工后与柱采用对接焊缝连接，盖板与梁的连接采用角焊缝，梁腹板与柱连接通过钢板或角钢而连在一起，钢板或角钢与梁腹板采用角焊缝连接，钢板或角钢与柱采用对接焊缝连接。在施工时应保证对接焊缝的质量，对接焊缝必须焊透，梁上、下翼缘、盖板与柱对接焊缝的质量对梁柱刚性连接的滞回性能有很大的影响。特别是焊缝与柱翼缘的连接面应注意除油除漆，合理安排施工顺序。刚性连接的种类欧美及我国广泛采用的梁柱刚性连接又可分为三类

3.1 梁端与柱的连接全部采用焊接连接。

3.2 梁翼缘与柱的连接采用焊接连接，梁腹板与柱的连接采用摩擦型高强螺栓连接。

3.3 梁端与柱的连接采用普通形连接件的高强螺栓连接。提高框架梁柱节点抗震性能的措施

地震区的刚性连接节点设计要满足多遇地震下弹性状态的承载力要求和罕遇地震下弹塑性状态的承载力和变形要求。根据钢框架强柱弱梁的抗震设计原则，按照有效控制梁上塑性铰位置的思路，采用在梁腹板进行开孔削弱的节点形式促成塑性铰的形成。

结束语

螺栓与焊接是较为常用的梁柱连接方法，新的技术也在不断涌现。目前国外正在研究一种较为先进的类似卡榫结构与螺栓焊接融合的连接方法，这种连接方法不仅梁柱连接处的接触面积加大更有利于力的传导，而且由于兼用了螺栓与焊接的方法使得连接更加有保障，并且还避免了传统的螺栓连接因连接处螺栓断裂、连接头断裂等出现事故的情况。即使螺栓与焊接过程都出现问题，这种卡榫结构仍然会牢牢地将梁柱连接在一起，当然了，这种结构也需要螺栓与焊接手段对其进行最终加固。

参考文献：

[1]郭猛 涂远军 框架结构梁柱节点区优化施工设计 [期刊论文] 《施工技术》 ISTIC PKU-2007年6期

[2]郭佳齐 高层建筑框架结构梁柱节点施工技术 [期刊论文] 《城市建设理论研究（电子版）》-2012年17期

底框砌体结构的震害分析及加固方法 篇6

摘 要：底框砌体结构的破坏原因主要是竖向刚度分布不均和抗震墙分布不合理两方面造成的，本文根据底框砌体结构的不同部分提出了详细的加固方法，最后提出了几种常用的加固设计方法。

关键词：底框砌体结构；刚度；加固

一、引言

底框砌体结构因其在使用上的方便性和灵活性而被广泛采用。虽然底框砌体结构对于抗震十分不利，但是如果严格按照规范设计，并采用合理的措施，还是能保证其在地震中的安全。本文将研究底框砌体结构在地震中的破坏模式、原因，以及震害评估、加固方法，以帮助人们将底框砌体结构在地震中的破坏降到最低。

二、底框砌体结构在地震作用下的破坏模式及防范措施

1、底框砌体结构破坏模式及原因

当底框砌体结构底层框架部分刚度较大时，上部砌体结构容易在地震中破坏，其破坏形式和多层砌体结构类似。当底框砌体结构底层框架部分刚度较小时，底部框架结构容易在地震中破坏。这是由于上部砌体结构质量大，在地震中产生很大的水平地震力，这使得底部框架不但承受上部的竖向荷载，而且还要承受很大的剪力，受力比较复杂。

2、减小底框砌体结构破坏的措施

从整体上看，减小底框砌体结构破坏的措施主要是限制建筑的层数、高度、高宽比，同时限制建筑的层间刚度比，防止结构的刚度分布过分不均匀。底层框架-抗震墙房屋的纵横两个方向，第二层与底层侧向刚度的比值，6、7度时不应大于2.5，8度时不应大于2.0，且均不应小于1.0；底部两层框架-抗震墙房屋的纵横两个方向，底层与底部第二层侧向刚度应接近，第三层与底部第二层侧向刚度的比值，6、7 度时不应大于2.0，8度时不应大于1.5，且均不应小于1.0。

三、底框砌体结构震害加固方法

1、底框砌体结构各部分的加固方法

(1)底部框架结构加固

当横墙间距符合鉴定要求但抗震承载力不能满足要求时，可以对原有墙体采用钢筋网砂浆面层或板墙加固；也可增设砖或钢筋混凝土抗震墙加固。当横墙间距超过规定值时，宜在横墙间距内增设砖或钢筋混凝土抗震墙加固；或对原有墙体采用板墙加固且同时增强楼盖的整体性和加固钢筋混凝土框架、砖柱混合框架；也可在砖房外增设抗侧力结构。

(2)中部转换层加固

底框砌体结构的转换层由最后一层框架的托梁、楼盖和上一层的墙体构成。在地震中转换层的破坏原因各不相同，有些是由于楼板刚度不够，使得地震中楼盖不能有效地将底层框架柱连成整体，共同受力。还有的转换层的托梁由于在地震中受到竖向偏心荷载、水平力、扭矩等，受力十分复杂，在地震中发生弯剪扭等破坏。

(3)上部砌体结构加固

2、当房屋抗震承载力不能满足要求时，有下列加固措施：

①对于强度过低的原墙体可拆除重砌，重砌和增设抗震墙的材料可采用砖或砌块，也可采用现浇钢筋混凝土。②对已开裂的墙体，可采用压力灌浆修补，对砌筑砂浆饱满度差或砌筑砂浆强度等级偏低的墙体，可用满墙灌浆加固。③在墙体的一侧或两侧采用水泥砂浆面层、钢筋网砂浆面层或现浇钢筋混凝土板墙加固，等等

(1)添加抗震墙

添加抗震墙不但可以降低梁、柱承担的地震作用，还能有效调整结构振型。添加抗震墙也不是越多越好，因为添加抗震墙会增大楼层刚度，使薄弱层移动。

(2)钢筋网砂浆面层或板墙

钢筋网砂浆面层或板墙加固是在墙体的一侧或两侧采用水泥砂浆面层、钢筋网砂浆面层、钢绞线网-聚合物砂浆面层或现浇钢筋混凝土板墙加固。

(3)注浆加固法

注浆加固法指针对钢筋混凝土结构由于各种原因产生的裂缝，采用环氧树脂类粘合剂及密封剂灌浆加固修补的方法。

(4)增大截面

加大截面法是以同种材料增大构件截面面积，达到提高结构承载能力的加固方法，广泛适用于混凝土粱、柱、板和墙体等结构的增强和补强，受力可靠，是工程中常用的一种加固方法。

(5)、置换混凝土

置换混凝土进行加固是将构件承载力不够的材料去掉，替换为强度符合要求的材料。

(6)外粘型钢

外包钢加固法，是指在原结构截面外全部或部分包裹钢结构或补加受拉钢筋，以提高结构承载能力的加固方法。

(7)粘贴纤维复合材料

粘贴纤维复合材料的结构加固技术是指采用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑结构构件表面，使两者同工作，提高构件抗弯、抗剪承载能力，由此达到对建筑物进行加固补强的目的。

(8)粘贴钢板

粘贴钢板加固法是指用胶粘剂将钢板粘贴在构件外部的一种加固方法，该法在房屋建筑的加固、补强、修复中的应用广泛。

四、结论

(1)底框砌体结构产生的震坏主要是刚度竖向和水平方向上分布不均造成的，从总体上限制建筑的层数、高度、高宽比，同时限制建筑的层间刚度比，防止结构的刚度分布过分不均匀。

结构分析方法 篇7

一、政治传播与政治传播系统

对政治传播的研究初始于20世纪50~60年代, 到了70~80年代, 西方对政治传播学研究形成三大学派:以研究政治选举为主要内容的主流学派 (说服选举范式学派) ;对政治传播进行解构性价值批判, 试图说明媒体如何使民主衰落的批判学派 (文化研究学派) ;强调媒介系统与政治系统的关系, 以制度的政治和文化的政治为研究重点的中程学派。但是对于政治传播的研究至今仍然尚未建立全面的理论体系和独具特色的研究方法。施拉姆曾感慨道:政治传播学是一个“许多人路过, 但少有人驻足的大交叉路口之一”。

政治系统论学者对政治传播的关注始于近代, 出现过伊斯顿和多伊奇的政治系统研究和政治沟通研究、阿尔蒙德把传播看成维持政治体系的功能的比较研究等。中程学派继承政治系统论学者的某些观点, 强调媒介系统与政治系统的关系。 (1) 而国内对于政治传播学的研究还处于起步阶段, 从媒介系统与政治系统的关系的角度展开对政治传播学的研究著作更是寥寥可数。 (2)

本文沿袭了阿尔蒙德、多伊奇、伊斯顿等学者的研究道路, 认为:所谓政治传播是与每种政治系统功能相关的具有政治意图的政治信息在政治系统各结构之间的传递与处理过程, 它包括政治系统内部的政治信息传递与处理, 政治系统与公众之间的信息传递与处理, 政治传播系统与社会环境之间的政治信息的传递与处理, 其中又以政治系统向公众的政治信息流动为重点。所谓政治传播系统就是由政治系统、传播媒介和公众三个政治互动要素所构成的有机整体。

从政治系统论角度对政治传播展开研究, 其最大贡献在于将政治传播与政治过程紧密联系, 并将其提高到了一个高度, 即政治系统的功能由传播来执行, 它为后来的学者提供了一个独特的方法论研究视角, 已然成为学术史上不可忽视的里程碑。其不足在于: (一) 政治系统论学者对政治传播的研究是一种宏观上的子系统之间互动, 缺乏对政治传播系统的微观模式和功能的进一步探讨; (二) 它将政治系统看作是一个由目标导向的自我驾驭系统, 忽视了现实中其他系统要素的反控制要求。这些不足使得本文的研究成为必要的补充。

二、政治传播系统的结构与功能

戴维·伊斯顿曾将系统论应用于政治过程分析, 认为政治过程是一个输入-输出-反馈的循环过程, 并由此提出了著名的政治系统的输入-输出系统模型。 (3) 在整个政治过程中, 政治信息的流动贯穿于其中:政治始于传播, 政治系统要达到自己的目标, 需从各方面接受涉及体系目标、有关环境变化的信息, 这些信息即是语言、符号化的政治支持与政治需求, 因此, 无论什么样的政治要求的提出都离不开政治信息的传递;政治运行于传播过程, 政治系统内的政治转换是政治精英相互之间运用各种传播形式交流和沟通的复杂过程, 政治系统对所接收的信息加以选择、储存、分析和处理, 形成政治决策;政治止于传播过程的结束, 政治输出是语言符号对转换结果的反映和描述, 也可以说是政治信息从政治系统中的流出, 它以权威性的决定、法令、政策等为形式公布并执行;反馈是新的传播过程的开始, 政治系统通过反馈过程, 获得决策执行过程和决策在环境中引起的信息变化, 使政治系统及时了解反应, 正确地调整自己的决策和执行, 从而形成新的政治过程和传播过程。因此, 政治的过程即政治传播的过程。

根据对伊斯顿输入—输出政治系统模型的传播分解, 本文构建出以下的政治传播系统模型 (见图一) :

(一) 公众传播 (Mass Communication)

公众传播主要指公民之间的政治传播。包括一般的大众传播、人际传播、组织传播等一切在民众间的政治信息流动。这种政治信息的流动传播影响逐渐扩大, 成为公众意见的结合, 最终形成具有足够影响力的政治需求与支持输入政治系统或将信息反馈给政治系统。当然, 这种政治信息的来源 (“信源”) 可能是民众的自发, 也可能是受到政治权威或舆论领袖的有目的引导, 转化为公共舆论。这两类政治需求的形成过程实际上是相互转换的。因此, 可以说公众传播构成了政治决策体系的决策环境, 是政治决策体系输入和反馈的来源。公众传播在很大程度上受控于决策中心的输出量。

(二) 精英传播 (Upper Communication)

精英传播即政治体系内政治精英间的传播。政治系统从可被感知的各个信息源感知政治信息, 并以其作为信息运行和博弈的载体, 通过政治信息模式即“信息控制-编码中心”, 政治系统对信息进行规范的筛选、翻译、解释和分析, 认可或强化合乎规范的信息 (信息正控制) , 搁置或纠正不合乎规范的信息 (信息负控制) , 将处理过的源信息和反馈信息以政治决策的方式输出。

精英传播过程是政治系统的“黑箱操作”过程, 政治精英在此黑箱中对政治信息的正控制或负控制, 处理后的政治信息往往体现为一种象征或意识形态, 其决策从传播学的角度来说是一种经过包装的体现公共利益的信息, 在决策执行过程中体现为政治行为的作为或不作为。当然, 在特定的精英系统中, 这种政治信息也可能迎合公众及环境的反馈, 发生改变。

政治信息在精英传播中的输入-输出模式在一定程度上由政治精英的结构所决定。政治精英的结构决定了从公众传播中流出的信息、符号或者说民意、政治需求能否进入政治系统。政治学家阿普特认为, 在专制系统中, 政府便是输入, 社会的变化便是输出。政府对来自社会的反馈信息完全采取排斥态度, 而在民主系统中, 输入就是社会系统的变动, 输出是决策, 来自环境的信息的输入-输出就比较畅通。

精英传播以两种形式运行:正式的制度化形式、非制度化的形式。前者包括演说、讲话、讨论、辩论、投票等, 通过这些活动交换、发布、获取和处理政治信息;后者包括私下的会晤、交流等, 这种私下交流和传递政治信息形成了政治精英自我决策的重要基础。精英传播的畅通受制度化程度的影响。一般认为, 制度化程度越高, 精英传播越正式、越公开、越频繁, 政治体系就越健康, 反之亦然。

精英传播在政治体系和政治传播体系中处于极其重要的地位, 发挥着重要作用。它使政治体系的决策得以进行并左右着政治体系的行动方向。公众传播、媒介传播尤其是公众传播必须通过精英传播才能对政治系统的行为施加影响。从政治传播的角度来说, 精英传播对政治体系具有决定性影响, 扮演着“控制者”的角色。

(三) 媒介传播 (Medium Communication)

媒介传播指政治精英与公众之间的传播, 它一般通过政治传播媒介来完成。人际传播中的一般平民与政府官员、政治家之间的交流, 政治家、政府官员与公众之间的某些交流以及政府的某些面对大众的政治传播都是媒介传播。

政治系统、传播媒介和公众是媒介传播中的三要素。政治系统在整个政治传播系统中是政治传播的控制者, 在媒介传播中是政治信息的传播者;政治传播媒介在整个政治传播系统中是政治系统控制政治传播的控制机能, 在媒介传播中是政治信息的传播中介或者说是公众和政治系统之间信息交流的通道;公众在整个政治传播系统中是政治传播的控制目标, 在媒介传播过程中是指政治传播的受众, 即接受信息的民众。

政治传播媒介包括人际传播媒介、组织传播媒介和公众传播媒介。人际传播媒介是指通过个人尤其是意见领袖经由组织或大众传播媒介, 或者偶尔寻求直接方式在公众与政治系统之间进行的信息传播的中介。组织传播媒介是指通过团体、组织或政党经由组织或大众传播媒介, 或者偶尔寻求直接方式在公众与政治系统之间进行的信息传播的中介。人际传播媒介和组织传播媒介体现了传播学中的“二级传播模式”或“多级传播模式”的相关研究成果。大众传播媒介是指用以向广大的受传者传递各种信息的技术手段, 通常指报纸、广播、电视、网络四大媒介。根据受控程度的不同, 本文将公众区分为“参与者”和“观看者”。在需求输入过程中, 参与者指那些能表达者, 观看者指那些不能表达者;在决策输出过程中, 参与者指受控且反馈者, 观看者指受控但未反馈者。

媒介传播在政治传播系统中充当了政治系统与大众之间信息交流的通道。

(四) 环境

政治系统论强调环境的作用, 认为政治系统都处于特定的环境中, 系统是开放的、动态的, 不断与外部环境进行交流。其他政治系统面临的环境相类似, 政治传播系统处于一定的政治环境、经济环境和文化环境中。其中, 对政治传播系统产生具体影响的环境生态主要是传播环境和政治环境。前者是指由各种传播媒介营造出的一种社会情境, 这种社会情境是传播者、受众以及广告商等多种力量综合作用的结果。随着大众传播的日益发展, 大众传播也出现一种“异化”现象, 它用各种手段搭建起一种“虚拟环境”——李普曼将其称为“拟态环境”——人们借助于政治信息中介, 间接地体验和感受;后者主要是指政府生态, 即政府行为和政府结构的平衡系统。所有社会制度都对它们的媒介进行控制, 但不同的社会制度下的政府, 对它们的媒介实行不同的管理和控制, 从而也就产生不同的传播制度。政治环境与媒介环境之间存在着有机的联系。

本文从政治系统的视角展开, 认为政治传播系统的功能在不同层次上表现为以下几个方面:

1、传播政治信息

这是政治传播系统最基本、最重要的功能。通过传播政治信息的功能, 其他功能才能得以实现。

2、引导公共舆论

政治系统收集、储存、整理来自环境的政治信息, 对其进行筛选和处理。同时, 政治系统也将根据需要引导大众传媒对特定事件作广泛而深入的报道, 利用大众传媒的影响力引导公众对该事件的关注与讨论。而大众传媒对政治事件的报道又常常是带有政治评论的, 这种评论既有新闻性又有引导性, 对公众的政治思想与政治态度可能产生潜移默化的影响, 制造“同意”、改变舆论导向甚至转变公众的政治行为, 这一过程即是政治传播系统引导和构建公共舆论的过程。

3、设置政治议题

大众传播媒介将某一社会问题设置为公众议题。它在一定时间内选择某个议题进行强化处理, 强调报道, 使选择的问题成为社会舆论的中心议题, 从而使传播媒介选择并强调的问题对改变或坚定公众的态度产生强大影响。政治系统在公共舆论的压力下, 认定这些社会问题列入政策范围内是有必要的, 从而将这一公众议题上升为政府议题。另外, 政治系统往往通过引导和控制大众传播媒介, 传播政治意图, 使议题具备公共舆论的基础, 从而将政治系统所需要的议题上升为政治议题。

4、政治社会化

政治传播系统实现政治社会化功能主要通过两个途径:一是政治传播系统引导政治传播媒介通过大量报道使政治事件引人注目;二是直接宣传某种政治观念、政治态度与政治情感, 久而久之这样的政治态度与情感成为现有政治系统的政治文化得以代际传承。政治传播系统的政治社会化功能, 其实质是在公众的头脑中力图塑造出一种政治秩序和政治合法性, 形成对现有政治系统的认同的政治心理和政治思想, 从而实现政治系统长期的平衡与稳定。

5、塑造政治形象

即利用政治传播媒介通过各种形式的宣传和形象设计, 把政治家、政府组织或国家本身塑造成可以信赖的、权威的、良好的形象。塑造政治形象包括两个方面, 一是在国内公众中, 政治家及政府形象的塑造;二是在国际社会中塑造良好的国家形象。

6、实现政治统治

政治传播系统所能实现的是凭借政治社会化过程进行软性的思想和舆论统治。政治传播系统通过这种隐性的政治秩序实现政治统治, 比硬性的统治影响更大、成本更小, 它所进行的这种“攻心之术”, 是除政治传播系统之外的其他系统所不能体现的。

三、政治传播系统的困境——控制与反控制的冲突

正如所有的系统论所陷入的困境般, 政治传播系统也将陷入这样一种困境:它是一个目标导向, 强调信息控制的系统。但在社会这个大系统中, 信息的流动具有不确定性, 尤其是在转型分化的社会中, 这种冲突以更加放大的形式表现出来, 甚至出现信仰危机和价值危机。这种冲突困境具体表现于政治传播系统中各要素之间控制与反控制的冲突上, 由于前文对政治系统的控制已有详细论处, 本章节将详细讨论政治传播受众与政治传播媒介对政治系统的反控制表现:

(一) 政治传播受众对政治系统的反控制

首先, 政治传播受众对政治系统的反控制表现于其信息选择的主体差异。公众是政治信息的读者、听众和观众, 即政治传播系统的控制者目标。但这并不意味着在信息接收过程中人们被洗脑, 成为不会思考的“机器人”。政治传播受众受主体性因素的制约, 如心理构成、价值观念、政治信仰、利益关系、政治需求等等, 对于政治信息的接受是有选择性的。且由于政治传播受众的个体性差异, 政治传播对于公共的政治态度与行为的介入程度也往往存在差异。这种差异在转型的社会当中, 由于大众的利益分化较大而体现得尤为明显。

其次, 政治传播受众对政治系统的反控制表现于其信息接纳的感官延伸。在信息化时代, 大众传播媒介以无与伦比的社会穿透力取得了绝对的政治传播媒介的地位。“文字是人视觉能力的延伸, 广播是人听觉能力的延伸, 电视、多媒体则是视觉、听觉和触觉能力的综合延伸。” (4) 可以说, 大众传播媒介改变了由政治系统垄断资源的状况、扩展了公众接纳信息的领域、增强了政治传播受众接受信息的能力和信息选择的自主性。

(二) 政治传播媒介对政治系统的反控制

首先, 政治传播媒介的反控制表现于其多层次的价值取向上, 即它是政治的或商业的, 政治传播系统所倡导的主流价值往往是以国家利益为取向的, 而传播媒介遵从的价值取向往往是社会价值、政治价值与商业价值的综合考虑。传播媒介传播系统社会价值取向决定了传媒对信息的采集与编排不仅仅侧重于政治意识形态, 同时也侧重于与公众更接近的民生、经济、社会等方面的信息;传播系统的商业价值取向使得传媒的政治传播必须考虑传播的效果, 传媒所构建的新闻具有某种娱乐的效果。

第二, 政治传播媒介的反控制表现于它对自由权利的追求上, 即它是倾向的或中立的。政治系统有对政治信息传播的控制权, 与此同时传播媒介从未放弃过对新闻自由的追求与争取。在现代社会中, 新闻自由是宪法赋予公民的民主权利, 是公民的言论、出版自由在新闻活动中的体现。这对于政治系统的控制权起到了监督与制约作用, 是政治传播媒介对政治系统控制的反控制的体现。

第三, 政治传播媒介的反控制表现于传媒的权力亦称“第四权力”上, 即它是权利的或权力的, 大众传播媒介掌握了大范围受众表达思想的话语权, 能通过对某些信息的强调与广泛传播影响公共舆论。在美国, 大众媒介被称为政府、国会与法院之外的“第四权力”机构。在一定程度上, 大众传媒成为了一种控制社会意志的力量, 成为一种广义的权力形式。政治传播媒介与政治系统的权力冲突构成了“两个控制者”的冲突困境。

如何解决政治传播系统中这种控制与反控制的冲突困境呢?本文认为, 政治系统、政治传播媒介、公众应当保持一种合理张力与统一。其一, 政治系统、政治传播媒介、公众应当保持适当独立的张力距离, 政治系统的控制性、传播媒介的独立性与公众对政务信息的知情权都应该得到一定程度上的保障;其二, 传播媒介尤其是大众传播媒介为三者的统一提供了可能性, 它既可作为政治系统与公众之间信息传播的通道, 也可成为政治精英与公众交流探讨的平台;其三, 政治系统应塑造出一种多元化的政治传播体制, 使政治传播得到政治系统的合理引导, 从而实现政治系统、政治传播媒介和公众之间的统一。关于保持政治系统、政治传播媒介与公众之间合理张力与统一之具体途径, 则是本文遗留下的问题, 希望在将来的研究中能提出更具实践性的解答。

参考文献

[1]、伊斯顿著, 王浦劬译:《政治生活的系统分析》, 北京:华夏出版社, 1999

[2]、Deutsch·k·w.The NervesofGovernment:modelsof polit-ical communication and control.New York:Free Press, 1963

[3]、李元书:《政治体系中的信息沟通——政治传播学的分析视角》, 郑州:河南人民出版社, 2005年

[4]、王敏:《思想政治教育接受论》, 武汉:湖北人民出版社, 2002年

[5]、[英]布赖恩·麦克奈尔著, 殷祺译:《政治传播学引论》, 北京:新华出版社, 2005年

[6]、谢岳:《大众传媒与民主政治》, 上海:上海交通大学出版社, 2005年

[7]、谢岳:《当代中国的政治沟通》, 上海:上海人民出版社, 2006年

[8]、周鸿铎:《政治传播学概论》, 中国纺织出版社, 2005年

结构分析方法 篇8

1 大跨度钢结构施工力学

1.1 大跨度钢结构施工力学的原理

近年来, 大跨度结构的施工越来越常见, 这是建筑行业发展的必然要求, 但是大跨度结构的施工却是存在着一定的难度。大跨度的结构由于跨径较大, 不可能进行整体性的施工, 所以大跨度的施工既是一个阶段性的过程也是一个连续性的过程, “阶段性”是指大跨度结构的施工要进行分段施工, 而“连续性”是指大跨度结构的每个阶段要连续进行施工。大跨度结构在每个阶段的施工中各个部分的受力都是不一样的, 所以每个阶段的施工都会对上个阶段和下个阶段的受力造成一定的影响, 同时变形也会发生一定的变化。因此, 在施工的各个阶段都要对结构进行跟踪调查、计算和记录。其一, 拉格朗日列式。大跨度钢结构就是通过钢结构的连接来承担跨径较大的任务, 与此同时, 由于跨度较大, 钢结构在连接前后肯定会发生微弱的变形, 而这些变形不仅会影响到钢结构的连接, 而且会影响到整体结构的受力情况。因此, 对大跨度钢结构这个变形过程进行力学分析是相当重要的, 而拉格朗日列式在这个力学分析中有着自己独特的优势, 那就是拉格郎日列式往往被用作物体运动状态的描述, 而这种描述就是物体运动过程中质点位置的描述, 大跨度钢结构构件变形前后的质点也就是拉格朗日列式描述的物质点, 由此也可以确定出物质运动过程中的坐标。其二, ANSYS。该种方法也有着自身独特的优势, 那就是对于大型构件的预应力动态施加的处理较为容易, 这弥补了其他施工研究方法的不足。

1.2 大跨度钢结构的施工特点

由于钢结构的刚度较大, 可以看做一种刚性结构, 而刚性结构因为刚度较大使得在相同的荷载下变形较小, 因此可以从一种线型理论的观点来考虑这些线性的变形, 在线性状态下来求解结构力学方程, 换句话说就是在忽略这种微弱的位移的情况下来求得结构的内力。索网、膜结构和索膜混合结构属于柔性结构, 构件自身的抗弯抗剪刚度薄弱, 张拉力的分布决定了结构的几何构形, 此时往往存在一个最小势能的几何形态。在荷载的作用下, 结构体通过变形来抵抗外来荷载的作用, 这是物理结构中存在的一个理论。刚性结构、半刚性结构、柔性结构在受力方面都有着自身独有的特点和独特之处, 所以在施工过程中的结构受力分析方法也是存在着一定的差异的, 施工过程中的结构施工力学分析方法对于这些结构所组成的大型构件的建造和发展有着相当大的作用。现阶段, 随着建筑行业的快速发展, 大型建筑结构已经成为了未来建筑发展的必然趋势, 而大型结构的施工却成为了现代建筑施工的重中之重, 如何将这些施工过程的结构分析方法运用的实际施工中是现代施工力学研究的重点, 也是大型结构符合结构设计, 保证其安全稳定的一个重要因素。因此, 大型钢结构施工过程的结构分析方法的研究人员应当充分认识到结构施工的特点, 将结构分析的方法与实际的施工方案相结合, 保证施工的顺利进行。

2 大跨度钢结构的施工力学分析方法

对于具体的施工力学分析, 分析的对象主要是新增构件, 对于具体的分析方法可以从以下几个方面进行考虑。

图1是一个简单的新增单元和节点示意图, 在该图中我们可以清晰的发现整个施工过程中构件的位形变化, 图中实线表示设计中构件安装前的位置, 虚线表示安装过程中变形后位置。虚线表示已有构件, 点划线表示新增构件。在计算的过程中, 不同的安装方式可以采用不同方法来确定相应节点的位移和长度, 主要遵循的原则如下。如图 (a) 中, 黑色虚线为构件I-K在安装后留下的位置, 同时又在K节点的后边安装一个O节点, 而O节点的构件长度与构件I-K的变形程度和构件K-L的长度有关, 所以可以通过这三者的关系进行确定。而图 (b) 并没有发现新增构件, 其构件长度至于已经安装构件的长度有关, 也就是可以通过变形后J与K节点长度来确定构件长度。因此, 新增构件与已经安装的构件之间存在着长度和位置间的关系, 运用该方法同时结合计算机有限元的计算软件, 可以有效的计算出新增构件的长度和位形, 这对于大跨度钢结构的施工力学的研究有着极其重要的作用, 使其结构分析方法简化有效。

3 算例

对于大跨度钢结构施工过程的结构分析方法的研究, 本文在这里以两端固定梁为例进行分析。两端固定梁的跨度为24m, 该梁采用的是H型钢, 其尺寸为600×180×8×8, 由于梁有较大的自重, 其受力也受到自重的影响, 均布荷载按照40k N/m进行计算。为了便于梁的计算, 将梁平均分配为9个阶段, 由于两端固定, 从最外端两个固定阶段开始向内无支撑安装计算, 因此将9个阶段分为5个步骤进行施工, 两边对称相对施工, 最后在跨中段进行合拢。

本文对该钢结构的施工进行模拟计算, 具体的施工过程中各节点在受力作用下的变化如下图所示:

由图中的位形变化可知, 随着两端安装构件不断地向中间推移, 纵坐标的数值不断的变大, 由此可见施工过程中跨中段的位形相对较大。另一方面, 由图中可以看出位形曲线不断的下移, 同一个阶段的位形逐步的增大, 说明正在施工的阶段对已经施工的阶段具有一定的影响。当构件考虑施工变形而采取预起拱时, 本文计算的反拱高度也将较小;按照该方法进行施工, 在设计安装阶段都是按照水平直线进行的, 以便于结构更容易安装和制造。虽然钢结构的刚度较大, 在安装阶段由于受到自身重力的影响而发生微弱的变形, 甚至荷载的P-Δ效应可以忽略不计, 但是与整体性一次施工相比, 其内部受力还是有着较大的差别的, 因此施工阶段还需要考虑施工的路径非线性效应。

4 结语

通过对上述大跨度钢结构施工的结构分析方法的研究, 可以发现大跨度钢结构在施工过程中结构分析方法是相当有必要性的, 对结构的安全稳定具有着相当重要的作用, 而且此方法对大跨度钢结构的适用性也较强。

参考文献

分叉曲线箱梁桥结构分析方法探讨 篇9

经济的发展对交通通行能力和桥梁的美观性提出了更高的要。立交工程随之亦得到了快速的发展。而在立交工程中异型桥得到了广泛的应用。立交工程最重要的特征是主桥通往匝道, 或主线通往分支线的连接处, 通常需要设置变宽度, 或变坡度, 或变曲率的异形结构。在诸多异形桥梁中, 分叉桥最常用, 其中又以人字形分叉桥最为常见。在理论上, 分叉桥梁在荷载作用下, 将发生弯扭组合变形, 同时由于采用薄壁箱梁, 此种结构将发生约束扭转, 畸变, 剪力滞效应。另一方面, 由于分叉桥梁分叉结构之间的相互制约和联系, 又使得弯扭耦合效应较一般的曲线桥梁更为复杂。故对此种桥梁进行研究具有理论研究的必要性。

早在20世纪中期, 国外学者开始了对曲线梁的研究。1979年, 美国马里兰大学的C. P. 汉斯教授到我国介绍曲线梁的设计理论[1], 从而掀起了80年代国内学者研究曲线梁, 以至薄壁曲线箱梁的热潮, 并取得了积极的成果[2~4]。经过近半个世纪的研究, 薄壁曲线梁理论已日趋完善, 有力地推动了薄壁曲线箱梁结构的工程应用, 同时也为分叉形桥梁结构的研究与应用打下了坚实的基础。

工程实践中, 近年来我国虽已建成不少分叉形薄壁箱梁异形结构, 但一些已建成的桥梁在运营中出现不同程度的病害。病害的一个原因是施工中未严格控制质量指标, 但更重要的是对这种结构的受力特性尚未给予足够重视。很有必要对这种分叉桥梁结构进行更为深入的研究与探讨, 其最终目的就是能较好地把握这种桥梁结构的受力行为, 从而准确的估计桥梁的承载能力, 为养护加固提供更加科学准确的方法。 此外, 目前数值模拟手段飞速发展, 研究为工程人员提供一种实用、简单、准确的数值分析方法十分必要。

2分叉桥梁结构受力行为分析

2. 1人字形分叉桥梁概况

根据工程实践, 拟定一典型分叉桥结构, 具体为: 主线跨度为30m + 30m + 30m, 第一跨为等截面单箱双室梁、顶板宽10m, 第三跨为等截面单箱单室梁、顶板宽7m, 梁高均为1. 5m; 匝道曲线半径60m, 与主线夹角约30°, 跨度为30m + 30m, 均为等截面单箱单室梁, 桥面宽7m, 梁高1. 5m。

2. 2有限元建模与分析

采用MIDAS CIVIL中的6自由度单梁模拟该人字形桥梁, 主桥采用单箱双室截面, 匝道和分叉后主桥采用单箱单室截面, 主桥和匝道桥之间采用刚性连接。

采用MIDAS CIVIL建立该桥的空间梁格模型, 将主桥单箱双室截面纵向划分为4个纵梁, 匝道桥和分叉后的主桥的单箱单室截面纵向划分为3个纵梁, 横梁间距为3m。选取等效梁格可遵循如下原则: ( 1) 纵向梁格以腹板单位划分梁格, 即纵梁的位置应与纵向腹板重合, 这样可以直接获得腹板的受力特征。为了加载的方便, 可在悬臂端部设置虚拟的纵向单元。 ( 2) 纵梁的划分应尽量使各部分截面的形心轴位置和原箱梁截面的形心轴位置重合, 这样使得各纵梁在纵向弯曲时符合与原箱梁截面一样的平截面假定。

采用MIDAS CIVIL建立空间网格有限元模型, 把箱梁顶板、腹板、底板划分为多个单元, 腹板采用一个单元, 横向网格间距为1m。

采用ABSQUS建立该桥的实体模型, 采用三维实体单元 ( C3D8) 模拟, 单元尺寸为40cm, 全桥共17154个单元。

模型建立后对结构进行动力特性分析、各种拟定加载工况下的截面正应力分析, 并考虑不同约束形式对分叉梁的受力影响。有限元分析表明: ( 1) 不同模型计算出的结构振动的频率有一定差异, 建模方法越精细, 所得的振动频率就越小, 单梁模型的振动频率与其它三种模型的振动频率相差较大。 ( 2) 中间支点的约束布置形式对结构弯矩的影响不大, 但是对结构扭矩的影响很大, 采用抗扭双支座能够较好地减少弯桥匝道的扭转剪应力。

3结论

通过第2节中采用不同方法建立的有限元模型结果对比, 可得出以下结论: ( 1) 对于宽跨比不大的分叉曲线箱梁桥, 6自由度单梁模型能够较为精确地计算结构的整体内力和应力, 梁格法和空间网格法也可以较为准确地计算分叉桥梁的受力, 但是两种基于梁系的分析方法无法准确地计算分叉处的应力; ( 2) 空间梁格法能够较为准确计算分叉桥梁正应力, 但分叉处建模需注意简化; ( 3) 空间网格法是较为准确的分析方法, 空间网格法不仅能够准确分析复杂结构的空间受力状态, 而且其输出的数据结果可以和现行桥梁设计直接挂钩, 指导桥梁各部分的配筋设计; ( 4) 分叉桥梁主桥与匝道桥在分叉处相邻腹板在荷载作用下有“牵制”作用, 呈现偏载效应。

摘要：为研究分叉曲线箱梁桥的受力特点, 探索适用于分叉曲线箱梁桥的实用精细化建模方法, 本文选取一座跨径布置为3×30m、梁高1.5m的三跨人字形桥梁为研究对象, 联合使用MIDAS和ABAQUS, 采用单梁、空间梁格、空间网格、实体四种不同的建模方法建立该桥的有限元模型, 分析研究分叉曲线箱梁桥受力特性, 对比不同建模方法的计算精度。

关键词：分叉曲线箱梁桥,有限元,对比分析

参考文献

[1]C.P.Heins, 常玲等译较.结构杆件的弯曲与扭转[M].北京:人民交通出版社, 1981.

[2]高岛春生, 张德礼译.曲线梁[M].北京:中国建筑工业出版社, 1979.

[3]邵容光, 孙广华, 夏淦.弯梁桥内力及变形纵向影响线的有限元法计算[J].华东公路, 1984 (04) .

地下结构工程抗震分析方法综述 篇10

1地下结构工程地震反应的特点

发生地震后, 受到土地的作用, 使地下结构与其相互作用。同时, 当地震波传来时, 还会经土层的传递产生反作用, 导致能量损失。具体来讲, 包括以下几个方面。

第一, 地下结构在振动变形的过程中, 往往受到周围土体的作用, 这种约束力非常突出。同时, 结构动力反应表现为自振特性, 这种影响比较微弱。第二, 当周围地基振动时, 不会受到地下结构的强烈影响。此时, 地震波大于地下结构的尺寸。第三, 地震波对地下结构的振动心态产生很大影响。其中, 在入射方向上, 不会产生较大变化。然而, 地下结构各点的应力与变形发生了很大变化。第四, 在振动各点上, 地下结构的相位存在很大差异。同时, 在振动相位上, 产生的相位差不明显。第五, 当地震加速度变化后, 对地下结构在振动中的应变影响比较小, 不会产生明显的变化。

2地下结构工程抗震分析方法

当前, 在地下结构工程抗震分析中, 一般采取三种方法, 分别是原型观测、模型实验, 以及理论分析。下面进行详细论述。

2.1地震原型观测法

采用地震原型观测法后, 首先对地下结构的动力特征进行测试, 以此来掌握其对地震振动的反应。同时, 通过长期观测的办法, 根据相关的数据对不同地区的地震烈度进行划分, 然后进行反复核对、校正。在此基础上, 建立完善的数据库。利用地震原型观测法后, 可以根据相关的数据来分析下地结构的反应特征, 从而进一步研究抗震减震问题。在抗震减震设计中, 通过分析地震动参数、场地、震级等因素, 从而达到抗震减震的目的。然而, 因为观测技术还比较落后, 观测的资料大部分来源于地面。与此同时, 在地下深埋地方观测中, 获得的资料非常少。另外, 由于地震的预见性比较差, 特别是在强震观测中, 需要长时间的等待, 这样也必然加大资料采集的难度。

2.2模型实验法

模型实验包括振动台实验、人工震源实验。其中, 在不同的动力类型中, 又可细分为不同的振动。包括:简谐振动、天然振动, 以及模拟地震振动。然而, 因为非线性阶段叠加原理缺乏适用性, 因此还要利用模拟地震振动的振动台。同时, 采用人工震源实验法时, 往往受到震力小的制约, 因此很难测出地下结构地震的反应。所以, 通常情况下, 不建议采用。与此同时, 采用振动台实验后, 可以准确的测出地下结构的反应特点, 以及与地基之间的关系。而且, 也不会产生较大的成本, 所以得到了广泛的应用。近年来, 美国、日本等国家加大研究后, 促进了大型模型抗震技术的发展, 从而加深了对地下结构工作特性的了解, 推动了抗震理论的发展。然而, 在实验的过程中, 要深入理解动力学原理。反之, 则可能会影响设计与分析结果的准确性, 甚至产生较大误差。

2.3理论分析法

第一, 抗震分析的解析法。当前, 理论分析法在发展的过程中, 逐渐向数值模拟法转变。在使用解析法前, 要进行多种假设与简化, 然后才能应用。比如, 常见为拟静力法。其应用原理是:以惯性力代表地震作用, 并将其施加到地下结构上。然后, 根据静力学方法, 分析地震荷载对地下结构的影响。后来, 在拟静力学方法的基础上, 诞生了更多新的解析法。包括ST·John法、Shukla法、反应位移法、BART法、福季耶娃法等。第二, 抗震分析的数值模拟法。该方法主要依赖于强大的计算机技术, 通过网络划分与数值计算, 以此来对地下结构的地震反应特性进行分析。当前, 已经产生了多种数值模拟分析法, 在算例验证、复杂问题处理方面, 发挥着重要的作用。所以, 被广泛应用到行业中, 并且得到了社会各界的认可。常用的土动力计算模型有三种, 分别是弹塑性模型、线性粘弹性模型, 以及非线性模型。在地下结构抗震中, 普遍运用的分析方法包括:动力有限单元法、动力边界单元法, 或者两种办法结合的混合法。有限单元法与动力边界单元法在应用的过程中, 存在不同的优势与不足。所以, 结合两种办法后, 可以提高分析的准确性, 所以得到了广泛的应用。

3结束语

综上所述, 采用以上抗震分析法后, 在一定程度上增强了抗震设计的科学性、合理性, 从而提高了地下结构的抗震性能。然而, 由于各种因素的影响, 地下抗震结构分析方法依然存在很多缺陷。比如模型实验法、中原型观测法。除此之外, 理论分析法以拟静方法为主, 是对复杂结构相互关系的假设与简化, 也存在很多问题。针对以上问题, 应该不断加大研究力度, 努力改善分析的办法, 以此来提高地下结构的抗震性能。在此基础上, 保证地下工程的稳定运行。

摘要：本文以地下结构工程抗震分析方法综述为题展开研讨。首先, 分析了地下结构工程地震的反应特点。然后, 结合实际的工作经验, 对常见的地下结构工程抗震分析方法进行了论述。包括地震原型观测法、模型实验法、理论分析法等。希望可以加深人们在这方面的认识, 并提高抗震的意识。

关键词：地下结构工程,抗震,分析方法,综述

参考文献

[1]禹海涛.反应位移法在复杂地下结构抗震中的应用[J].地下空间与工程学报, 2016 (20) .