[发明专利]建筑结构的梁单元的抗扭惯矩的分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及建筑结构的力学分析，特别是指一种建筑结构的梁单元的抗扭惯矩的分析方法。

背景技术

在对建筑结构进行梁单元力学分析的过程中，会涉及建筑结构的梁单元的抗扭惯矩的分析。

目前建筑结构的梁单元的扭转惯性矩的分析方法，主要通过以下几种方式：

1、Saint-Venant方法，抗扭刚度计算是以单箱单室纯扭转理论为基础，根据薄膜比拟法推导而来，但该方法只是用于单箱结构。

2、Bredt方法，是在单箱单室纯扭转理论基础上，根据相邻室的剪力流平衡条件导出，但该方法仅适用于不太宽的单箱多室结构。

3、Hambly方法是把箱梁比作两层厚度的实体板，不计腹板的影响，计算其单位长度的抗扭常数。实际上是将箱梁比拟为上下两层板组成的正交同性板，通过建立板的微分方程再根据物理关系和几何关系求出。箱梁结构当其较宽、较矮、受力明显具有板的特性时，应用Hambly公式才是合适的。

以上抗扭惯性矩计算方法各有一定的局限性，分别有适用的对象，不能适用于任意复杂的截面，且计算主要是针对截面，无法考虑节段内横隔板、钢筋等对抗扭作用的贡献。因此，所确定的抗扭惯矩不能准确的反应梁单元的真实抗扭惯矩，分析结果的准确性存在偏差。

发明内容

有鉴于此，本发明在于提供一种建筑结构的梁单元的抗扭惯矩的分析方法，以解决上述分析方法确定的梁单元的抗扭惯矩的准确性存在偏差的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种建筑结构的梁单元的抗扭惯矩的分析方法，包括：

将节段按照建筑材料类型离散为实体单元和/或板壳单元组成的有限元模型；

确定所述有限元模型的形变参数，将通过所述形变参数确定的抗扭惯矩作为由所述节段离散的梁单元的抗扭惯矩。

优选地，所述离散过程包括：

如果所述建筑材料为混凝土材料，则离散为实体单元；

和/或，如果所述建筑材料为钢板，则离散为板壳单元；

优选地，所述离散过程还包括：如果所述建筑材料中包括钢筋，则离散为杆单元。

优选地，所述离散后的单元的纵向和横向尺寸的最大长度比小于10。

优选地，所述形变参数为通过所述有限元模型的一端在截面约束条件下，另一端的两个沿水平或垂直位置对称的两个节点施加预定的负载M_T后的两个节点的位移。

优选地，确定所述抗扭惯矩的过程包括：

通过所述位移的差值确定截面转角θ′；

通过以下公式确定抗扭惯矩J_d：

其中，M_T为所述预定的负载、G为剪切模量。

优选地，所述剪切模量G＝E/2(1+V)；

其中，E为弹性模量、V为泊松比。

优选地，所述截面转角θ′通过以下公式确定：

θ′=arctany1-y2a/l]]>

y₁、y₂为所述两个不同位置的节点的位移；

所述a为所述两个节点之间的距离；

所述l为所述梁单元的长度。

优选地，还包括：通过所述梁单元的抗扭惯矩对建筑结构进行力学分析。

本发明的实施例的步骤，通过梁单元进一步离散后的单元确定截面转角θ′，以确定抗扭惯矩，将该抗扭惯矩作为梁单元的抗扭惯矩。相对于现有技术，仅通过简化公式和截面积分等运算抗扭惯矩的方案，本发明的运算过程力学概念明晰、适用性强、可考虑梁内横隔板等作用，运算结果精确，为后续的力学分析提供更准确的数据基础。

附图说明

图1为优选实施例的流程图；

图2为简支梁的顺桥向的示意图；

图3为简支梁的横桥向的断面示意图。

图4为简支梁离散为梁单元模型的示意图；

图5为其中一个梁单元离散为实体单元模型的示意图；