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钢纤维混凝土剪力墙非线性有限元分析

作　者: 王丽君
导　师: 赵军
学　校: 郑州大学
专　业: 结构工程
关键词: 钢纤维混凝土剪力墙有限元非线性承载力延性
分类号: TU377
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着科学技术的进步和城市化进程的加快,高层建筑已成为城市基础设施的主要建筑形式,高层建筑结构也成为常见的结构形式,其受力性能也越来越受到工程设计人员和研究人员的关注。剪力墙结构具有良好的抗震性能,较大的抗侧刚度,能有效减小建筑物侧移等优点,在高层建筑中得到了广泛的应用。目前对于钢纤维混凝土剪力墙的研究成果比较少,关于钢纤维混凝土剪力墙的非线性有限元分析理论的研究也比较少见。本文在13片剪力墙的试验结果基础上,基于钢纤维混凝土的特点,对钢纤维混凝土剪力墙的非线性有限元分析方法进行了研究,并利用有限元分析程序进行研究。主要做了以下几方面的工作：(1)根据钢纤维混凝土剪力墙的试验成果,建立了合理的有限元分析模型,并且根据材料特性和受力方式,选用合理的本构关系和参数,采用分步施加荷载的方法来模拟试验时的低周反复荷载,进而选用合理的破坏准则和收敛准则及正确的求解器；(2)利用钢纤维混凝土剪力墙在低周反复荷载作用下的有限元分析程序,进行了数值计算,得到了钢纤维混凝土剪力墙的裂缝分布、应力应变云图、滞回曲线、骨架曲线等,并和试验结果进行对比,数值模拟的结果和试验结果吻合良好,证明了本程序及所选本构模型、参数的合理性；(3)综合有限元分析结果和试验结果,分析了钢纤维混凝土强度和钢纤维体积率对钢纤维混凝土剪力墙受力性能的影响；(4)分析了钢纤维混凝土剪力墙的高宽比,钢纤维混凝土强度和钢纤维体积率对其承载力和延性性能的影响。

全文目录

中文摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
1 绪论  10-15
  1.1 研究背景  10-11
    1.1.1 剪力墙的研究背景  10
    1.1.2 混凝土剪力墙的特点  10-11
    1.1.3 钢纤维混凝土的特点  11
  1.2 研究现状  11-14
    1.2.1 钢纤维混凝土剪力墙的研究现状  11-12
    1.2.2 有限元分析的研究现状  12-14
  1.3 本文的研究内容和意义  14-15
2 试验概述  15-21
  2.1 试件的设计与制作  15-18
  2.2 试验装置和加载方案  18-19
    2.2.1 试验装置  18
    2.2.2 加载方案  18-19
  2.3 材料性质  19-21
    2.3.1 钢筋的材料性质  19-20
    2.3.2 混凝土的材料性质  20-21
3 非线性有限元分析方法  21-30
  3.1 ANSYS非线性分析  21-23
    3.1.1 单元类型的选取  21-22
    3.1.2 实常数的确定  22-23
    3.1.3 裂缝的处理  23
  3.2 混凝土的弹塑性关系  23-25
    3.2.1 屈服准则  23-24
    3.2.2 流动法则  24
    3.2.3 强化准则  24
    3.2.4 破坏准则  24-25
  3.3 收敛控制  25-26
    3.3.1 影响收敛的因素  25
    3.3.2 收敛准则  25-26
  3.4 材料的本构模型  26-28
    3.4.1 钢纤维混凝土的本构关系  26-27
    3.4.2 钢筋的应力应变关系  27-28
  3.5 剪力墙有限元模型的建立  28-30
    3.5.1 剪力墙有限元模型的建立  28
    3.5.2 边界条件和求解  28-30
4 有限元分析结果和试验结果的对比  30-57
  4.1 高剪力墙的结果对比  30-45
    4.1.1 高剪力墙的变形图和位移云图  30-32
    4.1.2 高剪力墙的应变云图  32-35
    4.1.3 高剪力墙的滞回曲线的对比  35-39
    4.1.4 高剪力墙的骨架曲线的对比  39-42
    4.1.5 高剪力墙的延性性能的分析  42-45
  4.2 低剪力墙的结果对比  45-57
    4.2.1 低剪力墙的变形图  45-48
    4.2.2 低剪力墙的位移云图  48-50
    4.2.3 低剪力墙的应变云图  50-53
    4.2.4 低剪力墙的荷载的对比  53-54
    4.2.5 低剪力墙的延性系数的对比  54-57
5 钢纤维混凝土剪力墙的影响因素  57-65
  5.1 高宽比对钢纤维混凝土剪力墙性能的影响  57-59
    5.1.1 高宽比对钢纤维混凝土剪力墙的承载力的影响  57-58
    5.1.2 高宽比对钢纤维混凝土剪力墙的延性性能的影响  58-59
  5.2 钢纤维混凝土强度对钢纤维混凝土剪力墙性能的影响  59-62
    5.2.1 钢纤维混凝土强度对钢纤维混凝土剪力墙承载力的影响  59-60
    5.2.2 钢纤维混凝土强度对钢纤维混凝土剪力墙延性性能的影响  60-62
  5.3 钢纤维体积率对钢纤维混凝土剪力墙性能的影响  62-65
    5.3.1 钢纤维体积率对钢纤维混凝土剪力墙的承载力的影响  62-63
    5.3.2 钢纤维体积率对钢纤维混凝土剪力墙的延性性能的影响  63-65
6 结论和展望  65-67
  6.1 结论  65
  6.2 展望  65-67
参考文献  67-70
致谢  70

钢纤维混凝土剪力墙非线性有限元分析

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