【正文】 DE S1 S2 S3 SINT SEQV 729 731 732 733 734 735 736 737 738 739 740 743 744 749 750 751 752 753 756 757 758 760 763 764 765 769 772 773 774 775 56 776 777 780 782 783 785 786 787 789 791 圖 結(jié)構(gòu)底兩 層的應(yīng)力等值線云圖 57 下表是結(jié)構(gòu)底兩層 特征點(diǎn)在 X、 Y、 Z三個(gè) 方向的應(yīng)力表格： 表 底兩層三個(gè)方向的應(yīng)力表格 NODE SX SY SZ SXY SYZ SXZ 1 9 11 12 17 24 28 32 33 34 35 。 ㈢ 對(duì)于一般懸臂型結(jié)構(gòu)，例如構(gòu)架、塔架、 煙囪等高聳結(jié)構(gòu)，以及高度大于30米，高寬比大于 ，均可僅考慮第一振型的影響，結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載可按公式（ ）通過風(fēng)振系數(shù)來計(jì)算 ，結(jié)構(gòu)在 z高度處的風(fēng)振系數(shù) Z? 可按下式計(jì)算： 1 ZZ Z???? ? ? ? () 式中 ： ? 脈動(dòng)增大系數(shù)； ? 脈動(dòng)影響系數(shù)； Z? 振型系數(shù)； Z? 風(fēng)壓高度變化系數(shù)。 風(fēng)荷載的組合值、頻遇值和準(zhǔn)永久值系數(shù)可分別取 、 0。 31 基本風(fēng)壓應(yīng)按規(guī)范給出的 50年一遇的風(fēng)壓采用，但不得小于 KN/m2。 風(fēng)荷載 ㈠ 垂直于建筑物表面上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，應(yīng)按下述公式計(jì)算： 當(dāng)計(jì)算主要承重結(jié)構(gòu)時(shí)： 0K Z S Z?? ? ? ?? （ ） 式中 ： K? 風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（ KN/m2）； Z? 高度 z處的風(fēng)振系數(shù)； S? 風(fēng)荷載體型系數(shù)； Z? 風(fēng)壓高度變化系數(shù)； 0? 基本風(fēng)壓（ KN/m2）。 30 雪荷載的組合值系數(shù)可取 ；頻遇值系數(shù)可取 ；準(zhǔn)永久值系數(shù)應(yīng)按雪荷載分區(qū)Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的不同，分別取 、 0；雪荷載分區(qū)應(yīng)按規(guī)范給出的規(guī)定采用。 基本雪壓應(yīng)按規(guī)范給出的 50年一遇的雪壓采用。 ㈡ 可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)： 一般情況下應(yīng)取 ； 對(duì)標(biāo)準(zhǔn)值大于 4KN/m2的工業(yè)房屋樓面結(jié)構(gòu)的活荷載應(yīng)取 。 對(duì)于基本組合，荷載效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值 S應(yīng)從下列組合值中取最不利值確定： 1）由可變荷載效應(yīng)控制的組合： 11 2nG G K Q Q K Q i c i Q iKiS S SS ?? ? ? ? ??? ? （ ） 式中 ： G? 永久荷載的分項(xiàng)系數(shù)； 1Q? 第 i個(gè)可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)，其中 1Q? 為可變荷載 1Q 的分項(xiàng)系數(shù)； GKS 按永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值 GK計(jì)算的荷載效應(yīng)值； QiKS 按可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值 iKQ 計(jì)算的荷載效應(yīng)值，其中 1QKS 為諸可變荷載效應(yīng)中起控制作用者； ci? 可變荷載 iQ 的組合值系數(shù)； n 參與組合的可變荷載數(shù)。 荷載組合 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)使用過程中在結(jié)構(gòu)上可能同時(shí)出現(xiàn)的荷載，按承載能 28 力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)分別進(jìn)行荷載 （效應(yīng)） 組合，并應(yīng)取各自的最不利的效應(yīng)組合進(jìn)行設(shè)計(jì)?？勺兒奢d頻遇值應(yīng)取可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以荷載頻遇值系數(shù)?？勺兒奢d組合值，應(yīng)為可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以荷載組合值 系數(shù)。 對(duì)于自重變異較大的材料和構(gòu)件，自重的標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)根據(jù)對(duì)結(jié)構(gòu)的不利狀態(tài)，取上限值或下限值。 （ 3）對(duì)偶然荷載應(yīng)按建筑結(jié)構(gòu)使用的特點(diǎn)確定其代表值。 ，對(duì)不同荷載應(yīng)采用不同的荷載值： （ 1）對(duì)永久荷載應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)值作為 代表值。 從本質(zhì)上看，非線性問題的幾何性質(zhì)和材料性質(zhì)與路徑相關(guān)或者時(shí)間相關(guān)，所以在求解非線性問題時(shí)主要以增量法為主，每個(gè)增量步又輔之以平衡迭代，最終歸結(jié)為非線性代數(shù)方程組的解法。 整體分析 在整體分析中，單元?jiǎng)偠染仃囈M集成為整體剛度矩陣，整體剛度方程的建立及約束處理，大體上與線性體系問題相同，只是通常將整體剛度矩陣寫成增量形式。當(dāng)僅 為非線性幾何問題時(shí)，在計(jì)算應(yīng)變位移矩陣 [B]時(shí)，應(yīng)考 26 慮位移的高階倒數(shù)項(xiàng)的效應(yīng)， 同時(shí)對(duì)于所有積分，應(yīng)計(jì)及單元體的變化。非線性的應(yīng)力 應(yīng)變關(guān)系是結(jié)構(gòu)非線性的主要原因之一。而大位移大應(yīng)變是指結(jié)構(gòu)不但產(chǎn)生大變形， 即位移與應(yīng)變關(guān)系不可用線性來描述，且應(yīng)變超過 10%以上，此時(shí)小應(yīng)變假設(shè)完全不 再 適用，如類橡膠材料的變形，實(shí)際上這已是一種混合非線性問題， Kirchhoff等曾在這方面作過研究。 所謂大位移小應(yīng)變是指結(jié)構(gòu)應(yīng)變很小，此時(shí)小應(yīng)變假設(shè)仍然適用，甚至未超過彈性極限，但位移大，結(jié)構(gòu)發(fā)生較大轉(zhuǎn)動(dòng)，平衡條件必須考慮變形的影響，其后果是導(dǎo)致應(yīng)變包含不可忽略的位移二次項(xiàng)，平衡方程和幾何關(guān)系都是非線性的。一般稱考慮位移與應(yīng)變非線性關(guān)系或采用大應(yīng)變理論的問題為幾何非線性問題。 25 非線性有限元的基本理論和分析步驟 經(jīng)典彈性力學(xué)假設(shè)位移與應(yīng)變的關(guān)系是線性的，在大多數(shù) 的 情況下，可起到減少工作量并得到合理精度的作用。 ??? 整體節(jié)點(diǎn)位移列陣。 總體分析 綜合離散體的所有單元?jiǎng)t可形成整體平衡方程 : ? ? ? ?? ?RK?? （ ） 式中 : ??R 整體節(jié)點(diǎn)荷載列 陣 。 ??eR 單元節(jié)點(diǎn)力分量列陣 。 再利用虛位移原理，按照虛功方程 : ? ?? ? ? ? ? ? ? ?Te eRdTV??? ? ? ?? V （ ） 24 考慮到 ? ? ? ?? ?eB??? ? ? ， ? ? ? ?? ?? ?eDB? ? ? 可得單元平 衡方程 ： ? ? ? ?? ?eeRK?? （ ） 其中 : ???? 任意節(jié)點(diǎn)的虛應(yīng)變分量列陣 。 又由材料的物理方程 : ? ? ? ?? ?D? ? ? （ ） 將（ ）式代入（ )代入可以得 : ? ? ? ?? ?? ?eDB? ? ? （ ） 式中 : ??? 單元應(yīng)力分 量列陣 。 單元分析 根據(jù)位移模式，由彈勝力學(xué)中的應(yīng)力 位移關(guān)系可得單元幾何方程 ： ? ? ? ?? ?eB? ? ? （ ） 式中 : ??? 單元應(yīng)變分量列 陣 。 ??N 形函數(shù)矩 陣 。按位移法對(duì)線彈性 問題作有限元分析主要有四步 :單元?jiǎng)?分和位移模式的確定、單元分析、總體分析及有限元方程組的求解。位移法以節(jié)點(diǎn)的位移為基本未知量，力法是以節(jié)點(diǎn)力為基本未知量。 ETCHG命令可以將 SHELL57 和 SHELL157單元轉(zhuǎn)變?yōu)?SHELL63。本單元包括應(yīng)力剛化和大變形功能。面內(nèi)和法向載荷都允許。在大變形（有限轉(zhuǎn)動(dòng)）分析中允許使用一致切線剛度矩陣選項(xiàng)。 結(jié)構(gòu)靜力學(xué)中常用的單元類型 表 單元類型 類別 形狀和特性 單元類型 桿