巨型钢管混凝土框架结构柱模型等效简化理论分析 李红 明1,2，唐柏鉴 ，王 治均 (1．同济大学土木工程学院 ，上海 200092； 2．江苏科技大学土木工程与建筑学院，江苏 镇江 212003) 摘 要：为了克服 目前巨型框架结构分析过程中，节点和单元数过于庞大、构造复杂、耗时较长等不利因素，通过将巨型框架 结构 体系中应 用较多的钢管混凝土柱 、支撑简化为具有等效轴 向刚度 、等效弯 曲刚度 肼 及等效剪切刚度 GS的等效实腹柱 和支撑 的方法 ，简化建模难度 ，节约机 时 ，实现变参数分析 的 目的。推导 了等效简化 的过程 和方法 ，并 就某 一 巨型钢 管混凝土 框架 结构体系柱进 行了验算 ，结果表 明，等 效简化效果明显。 关键词 ：巨型框架结构 ；钢管混凝土 ；等效简化模型 中图分类号 ：TU375 文献标识码 ：A 文章编号 ：1008—1933(2011)05—001—03 Theoretical analysis of the equivalent simplification model about m ega column ofsteeltubeconcretemega-framestructure LIHongming ，rANGBaijian，WANGZhijun (1．SchoolofCivilEngineering，TongjiUniversity，Shanghai 200092，China； 2．ScholofCivilEngineeringandArchitecture，JingsuUniversityofScienceandTechnology，Zhenjiang 212003，China) Abstract：In orderto overcomethepresentdisadvan tagefactorsinmega-framestructurean alysisprocess，such asthenodesandframe membcl~toolarge，complex，time—consuminglonger，etc．Steeltubeconcretemega-framestructurewasextensiveused．Throughtheway of equivalentsimplifiedcolum n an d suppo~ toequivalentsolid web column，which has equivalentaxial stifnessEA，equivalentbend stifnessE／and equivalentshearrigidity GS．Itwillsimplify modelingdificulty，save machinehours，achievethe purpose of variable parameteran alysis．This paper derived the equivalentsimplification process an d method ，and checked calculation one mega—frame structure，theresultsshowed thattheequivalentsimplification efectisobvious． Key words：mega—frame structure；concretefilled steeltube；equ ivalentsimplified model O 引 言 目前 ，对于适应高层建筑发展趋势和特点 的新 型结构体系 ，又称为主、次框架结构 的巨型结构体系 的计算、分析、研究必须借助于计算机和有限元软件 来完成。由于其节点和单元数量庞大 ，构造复杂 ，在 分析计算过程中有限元建模难度大 ，耗时较长，且不 利于大量 的参数分析。巨型框架结构体系具有侧 向 刚度大 ，传力明确且空间协调性好 ，延性和抗震性能 较好 ，整体性好 ，施工速度快 ，工程造价低等优点 ，是 未来高层及超高层建筑结构体系及发展和应用的主 要方 向之一-1引。近年来 ，巨型框架结构通过多种结 构形式组合形成了巨型钢框 架结构体系、巨型钢管 收稿 日期 ：2011-05-09 作者简介 ：李红明(1978一)，男 ，江苏泰州人 ，讲师 ，主要从 事钢结 构 设计研究 。 基金项 目：国家 自然科学基金资助项 目(50848035) E —mall：20156346@ qq．com 混凝土复合结构体系、巨型钢桁架悬挂结构体系、预 应力巨型支撑一钢框架结构体系等品种繁多的结构 体系。为缓解巨型桁架节点受力集 中、提高巨型框 架 的抗侧刚度 ，唐柏鉴等人提出了巨型钢框架预应 力复合支 撑体 系 (简称 ：MFBS，ZL200720045216．5 及 ZL200710131100．8) 。本文 以悬挂式 巨型钢 管混凝土框架预应力复合支撑体系为例 ，通过理论 分析 ，将 巨型柱、支撑简化为具有等效轴 向刚度 EA、 等效弯 曲刚度 及等效剪切刚度 Gs的等效实腹柱 和支撑 ，有效减少节点和单元数量 ，缩短分析时程 ， 实现变参数分析 的目的。 1 等效 刚度 的求解 巨型柱是四肢格构式组合柱 ，简化为等

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