学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

RC异形柱框架—短肢剪力墙结构抗震性能的有限元分析

作　者: 林士磊
导　师: 孙艳
学　校: 武汉科技大学
专　业: 结构工程
关键词: 异形柱框架-短肢剪力墙结构 有限元单元 非线性分析 抗震性能
分类号: TU375.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 40次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


异形柱框架-短肢剪力墙结构体系是一种较为创新的新型体系,它介于异形柱框架-剪力墙结构和异形柱框架之间的一种组合结构体系。一方面,较短的墙肢布置起来更加灵活,且减小了结构刚度和自重,从而减小了地震力;另一方面,它继承了异形柱框架结构诸多优点,在一定程度上突破了其在高度上的限制。国内外以往的研究大多是对短肢剪力墙或者异形柱结构进行单独的讨论,在各自的范围内进行研究和实验。国内的现有的研究成果主要集中在异形柱方面,而且对异形柱的研究主要集中在正截面的承载力计算上。斜截面的承载力计算公式目前主要是根据有限的试验结果,通过数学回归分析得到的,这种现状还不能满足工程抗震分析的急切需要。本文利用流行的有限元软件ANSYS对异形柱框架-短肢剪力墙结构体系在天津地震波(7级)下的承载力、延性以及抗震性能等进行了研究,通过模拟计算来分析其结构体系特征,具体工作包括以下内容:(1)首先,本文利用ANSYS软件建立了三组不同异形柱构件肢宽厚比(3、3.5、4)的异形柱框架-短肢剪力墙结构体系模型,并对三组不同肢宽厚比情形下的模型进行了单调荷载模拟加载试验、低周反复荷载加载试验、以及在地震模拟地震作用下加载试验,进行了相应的分析计算,初步得出了三组试件在不同加载制度下的力-位移状态、承载力、破坏状态、抗震性能。(2)根据异形柱框架-短肢剪力墙结构分析中的应力等值图,我们可以得出这样的结论,在结构中,连梁与异形柱相联的部位、连梁与短肢剪力墙的联接部位的上下底面,以及各异形柱的底部,都会出现较大的应力集中现象。随着肢厚比的增大,结构的延性并没有随着明显的提高或者明显的降低,说明在异形柱肢厚比在(3～4)的范围内,肢厚比的变化对结构的延性影响有限。(3)其次,对ANSYS模型的计算结果进行理论分析,在地震反复荷载作用下,连梁延性非常好,数量可观的塑性铰可以吸收大量的地震能量。随着异形柱肢厚比的增大,结构的刚度有所增大,使得结构的振动频率增大,而增大效果随着肢厚比线性的增大效果呈下滑趋势。由此可得出,肢厚比小则结构的强度储备少,安全性差;肢厚比大则材料性能不能充分发挥,经济性较差。经过比选,从结构的综合性能看异形柱肢厚比为3.5左右的异形柱框架结构整体性较好,材料能充分发挥其性能。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章 绪论  8-16
  1.1 概述  8-9
  1.2 ANSYS 软件在混凝土结构的应用现状  9-10
    1.2.1 SOLID65 单元在ANSYS 的使用方法  10
    1.2.2 混凝土与其他材料的组合  10
  1.3 高层建筑结构的结构体系  10-12
    1.3.1 剪力墙结构体系  11
    1.3.2 框架结构体系  11
    1.3.3 框架－剪力墙（筒体）结构体系  11-12
    1.3.4 异形柱框架结构体系的发展概况及现状研究  12
  1.4 异形柱框架结构设计  12-14
    1.4.1 异形柱框架结构设计细则  12-13
    1.4.2 国内外研究的现状  13-14
  1.5 本论文的研究内容、目标及拟解决的关键问题  14-15
  1.6 本论文所做的主要工作  15-16
第二章 钢筋混凝土结构非线性分析理论  16-24
  2.1 钢筋混凝土非线性组合结构分析的意义  16
  2.2 钢筋和混凝土的本构关系  16-21
    2.2.1 钢筋的应力—应变关系  16-17
    2.2.2 单轴应力下的应力-应变关系  17-18
    2.2.3 双轴受力混凝土强度公式  18-19
    2.2.4 三轴受力状态下的混凝土强度准则  19-21
  2.3 混凝土的本构模型  21-23
    2.3.1 非线性弹性理论模型  21-23
    2.3.2 弹塑性本构关系－增量理论  23
  2.4 本章小结  23-24
第三章 异形柱框架—短肢剪力墙的有限元分析方法及构件参数的确定  24-30
  3.1 ANSYS 软件简介  24-25
    3.1.1 ANSYS 功能简介  24
    3.1.2 ANSYS 有限元软件的主要技术特色  24-25
  3.2 SOLID65 单元简介  25-28
    3.2.1 SOLID65 单元的理论基础  25-26
    3.2.2 SOLID65 单元的压碎和开裂模拟  26-27
    3.2.3 SOLID65 混凝土屈服及失效准则  27-28
    3.2.4 SOLID65 的假定和限制  28
  3.3 SOLID65 单元应注意的问题  28
  3.4 SOLID65 单元与钢筋的组合  28-29
  3.5 ANSYS 非线性问题求解  29
  3.6 本章小结  29-30
第四章 异形柱框架—短肢剪力墙结构的有限元分析  30-46
  4.1 引言  30
  4.2 构件设计  30-34
    4.2.1 构件的截面设计及配筋设计  30-32
    4.2.2 材料性能  32-33
    4.2.3 屈服点的确定  33-34
    4.2.4 有限元分析的基本假定  34
  4.3 材料本构模型的选取  34-36
    4.3.1 混凝土本构模型  34-35
    4.3.2 钢筋本构模型  35-36
    4.3.3 本文地震波的选取、有限元加载过程及收敛的设置  36
  4.4 有限元模型选取  36-37
  4.5 单调荷载下的各组试件分析  37-38
    4.5.1 异形柱肢厚比对各组试件影响  37-38
    4.5.2 在单调荷载作用下试件的屈服位移  38
  4.6 异形柱框架-短肢剪力墙结构低周反复加载试验  38-40
    4.6.1 试件的滞回曲线  39-40
    4.6.2 试件低周反复加载试验结果分析  40
  4.7 异形柱框架-短肢剪力墙在地震作用下的分析  40-44
    4.7.1 异形柱框架-短肢剪力墙结构的模态分析  40-42
    4.7.2 异形柱框架-短肢剪力墙结构的瞬态分析  42-44
  4.8 本章小结  44-46
第五章 结论与展望  46-49
  5.1 结论  46-47
  5.2 存在的问题与展望  47-49
参考文献  49-51
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  51-52
致谢  52

相似论文

  1. 混凝土高拱坝三维非线性有限元坝肩稳定分析研究,TV642.4
  2. 混凝土率型内时损伤本构模型,TU528
  3. 配置加强箍筋混凝土短柱力学性能分析,TU375.1
  4. 基于分灾模式的抗震加固设计方法研究,TU352.11
  5. CFRP与钢板复合加固钢筋混凝土梁抗震性能有限元分析,TU352.11
  6. 动作表面肌电信号的非线性特性研究,TH772
  7. FRP钢骨混凝土构件受力性能研究,TU398.9
  8. 澜沧江钢管混凝土劲性骨架拱桥抗震性能分析,U442.55
  9. 矮塔斜拉桥地震响应分析及减隔震研究,U442.55
  10. 基于PUSH-OVER分析方法的混凝土曲线梁桥抗震性能分析,U442.55
  11. 三塔自锚式悬索—斜拉协作体系桥计算方法研究,U448.25
  12. 大跨中承式钢管混凝土拱桥静动力特性分析及试验研究,U441.3
  13. 大跨度输煤栈桥结构抗震性能分析,U442.55
  14. 基于反应谱的斜拉桥动力特性及地震响应的有限元分析,U441.3
  15. 配置加强箍筋混凝土短柱力学性能试验研究,TU375.1
  16. 多边形单管通信塔极限承载力分析及其地震响应分析,TU311.3
  17. 再生混凝土框架柱抗震性能试验研究,TU375.4
  18. 高烈度区多层建筑框架、框—支结构经济性及二阶效应对比分析,TU391
  19. 高烈度地区某框架,TU352.11
  20. 悬吊质量体系结构地震模拟振动台试验研究,TU317

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 > 框架
© 2012 www.xueweilunwen.com