● 摘要
过去，在建筑结构中，扭转的影响属于次要因素，往往忽略或者采用保守的计算和构造措施来处理。随着高强材料的发展，各种结构中广泛采用钢筋混凝土薄壁构件，结构跨度也不断扩大，使得扭转作用成为了不可忽略的重要因素。构件单独受扭的情况并不多，轴力、弯矩、剪力及扭矩往往共同作用。钢筋混凝土构件在复合力作用下，处于空间应力状态，问题较复杂。迄今为止,对其研究多集中于试验研究和对极限强度的计算研究。主要形成了两大理论：斜弯理论和空间桁架理论。然而，对于钢筋混凝土抗扭的全过程非线性分析鲜有人研究。本文在已有的钢筋混凝土压弯构件截面非线性分析理论的基础上，结合国内外文献，以铁木辛柯梁理论为依据，采用任意截面形状的弯曲三维梁单元，提出了考虑压弯剪扭复合作用的钢筋混凝土梁单元非线性分析模型，进而通过变形协调条和力平衡条件建立了截面任意点应变状态与截面曲率、扭转角之间的关系。考虑到截面在压弯剪扭复合作用下截面不同区域将产生不同的空间应力状态，本文提出了将截面划分为不同区域的近似计算方法，并推导出了适用于压弯剪扭复合作用下非线性分析的梁单元截面切线刚度矩阵。按照截面的应力分布情况，针对截面不同区域采用了修正斜压场理论（Modified Compression Field Theory）中对应的材料本构关系。同时，在截面切线刚度矩阵的集成过程中引入等参元理论和高斯积分方法，最终建立了适用于压弯剪扭复合作用下任意形状截面刚度积分的通用计算模型。