考虑剪力滞后影响的框筒结构动力时程分析

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1、考虑剪力滞后影响的框筒结构动力时程分析胡启平1，郭丽艳1，黄永攀2(1．河北工程大学土木工程学院，河北邯郸056038；2．武汉建工科研设计有限公司襄阳设计中心，湖北襄阳44l000)摘要：框筒结构采用薄壁杆件模型。先从结构总势能出发，求得哈密顿对偶体系，由两端边值问题精细积分法中的区段混合能矩阵推导出结构的层单元刚度矩阵，利用有限元刚度集成法形成结构的总体刚度矩阵。采用多质点体系质量矩阵，阻尼矩阵采用瑞雷阻尼，再利用动力时程分析的精细积分法对结构进行动力时程分析，编制相应一的Madab程序。最后通过具体算例分析，

2、将结果与文献结果进行对比，从而验证了本文方法分析动力问题的可行性。关键词：框筒结构；剪力滞后；动力时程分析；哈密顿对偶体系；精细积分法中图分类号：TU31文献标识码：A文章编号：1672—401l(2012)03—0032一03D】mamic髓me一皿鼬oryA瑚时sisofFrame—TubeShmctll弛Con蓟de—ngU地she盯LagE妇nect^阿Qfp觇矿，G∞厶一，，∽1，日眦^『Gyo，lg碑，12(1．C识呼旷踟ff西l舒n唧讥g，胁妊‰溉倦妙旷西刨船er-i昭，舶以帆056038，劬iM；2

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6、lag；dynaIIlictime—llistory蚰alysis；H眦ihoIIi锄dualsystem；preciseinte-g，t以onmetllod基金项目：河北省自然科学基金资助项目(E2011402057)作者简介：胡启平(1963一)，男，安徽霍邱人，教授，硕士，副院长，从事力学和结构工程方面的教学和研究工作；郭丽艳(1984一)，女，河北唐山人，硕士生，从事结构设计计算理论方面的研究工作；黄永攀(1986一)，男，湖北襄阳人，助工，学士，从事建筑结构设计工作。O前言框筒结构由密柱深梁组成，在水平外

7、载作用下呈现明显的剪力滞后效应。对框筒结构进行受力分析，常常将框筒结构连续化，等效成各向异性板。本文采用连续化假定，在考虑剪力滞后效应的影响下，对框筒结构进行动力时程分析。基于哈密顿理论、精细积分法导出结构的层单元刚度矩阵，利用有限元刚度集成法形成总体刚度矩阵。采用动力时程分析的精细积分法来研究结构在地震作用下的反应。1基本假定框筒结构为由密柱深梁组成的筒体，计算模型如图l所示，在分析时不考虑结构扭转，采用如下的假定：楼板为刚性楼板；框筒采用连续化模型，等效成正交异性平板和角柱围成的薄壁实腹筒；考虑弯曲和剪切变形，

8、并考虑剪力滞后效应。图l计算模型截面双轴对称，地震作用沿算方向，2口和26分别是框筒腹板和翼缘的长度九E和G分别是框筒等效连续化后的各向正交异性板的等效厚度、弹性模量和等效剪切模量；结构选取3个广义位移，即沿茹轴方向的侧移u(z)、翼缘翘曲位移最大纵向位移差函数矽(z)、断面绕y轴转角巩(：)¨“。o下面给出框筒结构的位移表达式。假设翼缘翘曲位移沿板宽方向为