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基于变形的钢筋混凝土结构阻尼参数研究

作　者: 严佳佳
导　师: 刘平
学　校: 扬州大学
专　业: 结构工程
关键词: 钢筋混凝土结构 变形 阻尼模型 ANSYS
分类号: TU375
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


阻尼比是反映结构耗能能力的参数,它对研究结构的振动反应有着重要的意义。为了便于计算,结构设计阶段通常取阻尼比为常数。然而,这并不能真实反映结构的阻尼机理,与阻尼比的实测结果也有很大差距。通过最近十多年的研究,人们对于建筑物的阻尼性能及其影响因素有了深入的认识和理解,加之计算机技术的迅速发展大大提高了人们的计算能力,而工程实践的快速发展也要求采用更加符合建筑结构实际阻尼机理的阻尼模型。因此,结构非线性阻尼性能及其地震反应的研究就成为建筑抗震设计理论进一步发展所必须面对和解决的课题。到目前为止,对建筑结构非线性阻尼比表达式进行研究的文献较少,本文整理了部分文献的阻尼比表达公式,但是这些表达式中大多没有对其中的参数、符号的物理意义和影响因素进行必要的说明和分析。不同的文献提出来的非线性阻尼比计算公式也各不相同,且不具有可比性,这些阻碍了钢筋混凝土结构非线性阻尼性能及其相关研究的进一步发展。本文针对以上问题,试图从结构的材料和构件变形层面来研究钢筋混凝土结构阻尼的问题,以便能够解释阻尼的本质和机理。通过对不同的钢筋混凝土结构的组成材料和结构变形对结构阻尼的影响研究,得出了钢筋混凝土结构的阻尼不仅与混凝土的强度和配筋率的有关,另一个重要的影响因素是结构变形。同时本文结合ANSYS对钢筋混凝土结构的有限元模拟分析,提出较为合理的基于变形的钢筋混凝土结构阻尼比的表达式。在非线性阻尼比的研究基础上,对基于不同阻尼模型的一个三层钢筋混凝土框架进行模态、谐响应等动力分析,对比分析了框架在不同阻尼模型下位移对频率的响应。通过对比分析,本文提出的阻尼模型,基于合理的取值范围。在结构变形的初始阶段,阻尼比较小,当结构进入塑性阶段直至大变形阶段,与常阻尼模型相比,阻尼比较大,这将大大降低结构的地震响应,对节约工程材料等有着一定的工程意义。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-18
  1.1 研究目的及意义  8
  1.2 阻尼的定义及其研究分  8-9
  1.3 阻尼的分类  9-12
  1.4 钢筋混凝土结构阻尼的国内外研究现状  12-16
  1.5 本文研究内容  16-18
2 钢筋混凝土结构阻尼比研究  18-30
  2.1 常用的阻尼模型  18-22
    2.1.1 单自由度体系分析的阻尼模型  18-20
    2.1.2 多自由度体系分析的阻尼模型  20-22
  2.2 钢筋混凝土结构阻尼影响因素分析  22
  2.3 钢筋混凝土结构阻尼比研究  22-29
    2.3.1 取常数的钢筋混凝土结构阻尼比  23-24
    2.3.2 基于变形的钢筋混凝土结构阻尼比  24-29
  2.4 本章小结  29-30
3 钢筋混凝土梁非线性有限元数值模拟  30-45
  3.1 钢筋混凝土梁的低周往复加载试验  30-32
    3.1.1 构件设计与参数  30-31
    3.1.2 加载方式与加载制度  31-32
  3.2 钢筋混凝土结构有限元模型的选择  32-33
  3.3 钢筋混凝土结构ANSYS分析的单元选择  33-35
    3.3.1 钢筋单元LINK8  33-34
    3.3.2 混凝土单元SOLID65  34-35
  3.4 材料模型的屈服准则、强化准则和破坏准则  35-38
    3.4.1 屈服准则  35-36
    3.4.2 强化准则  36-38
    3.4.3 破坏准则  38
  3.5 模型建立与计算  38-42
    3.5.1 建立模型  38-41
    3.5.2 ANSYS加载及求解  41-42
  3.6 计算结果与试验结果的对比及分析  42-43
  3.7 本章小结  43-45
4 基于变形的钢筋混凝土结构阻尼比研究  45-63
  4.1 钢筋混凝土结构阻尼的获取  45-48
    4.1.1 滞回耗能分析  45-46
    4.1.2 滞回耗能阻尼比  46-48
  4.2 钢筋混凝土梁阻尼比正交试验模拟  48-58
    4.2.1 钢筋混凝土简支梁跨中挠度变形模拟  48-53
    4.2.2 钢筋混凝土悬臂梁梁端挠度变形模拟  53-58
  4.3 基于变形的钢筋混凝土结构非线性阻尼比表达式研究  58-62
  4.4 本章小结  62-63
5 不同阻尼模型的钢筋混凝土框架的动力分析  63-67
  5.1 阻尼对建筑结构地震反应的影响  63
  5.2 不同阻尼模型钢筋混凝土框架动力学分析实例  63-67
    5.2.1 钢筋混凝土框架的模态分析  64-65
    5.2.2 钢筋混凝土框架的谐响应分析  65-67
6 结论与展望  67-69
  6.1 本文完成主要工作  67
  6.2 主要结论  67-68
  6.3 展望  68-69
参考文献  69-73
致谢  73-74
攻读硕士学位期间发表的学术论文  74-75

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 混凝土结构、钢筋混凝土结构 > 钢筋混凝土结构
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