RC框架剪力墙结构侧移刚度退化的静力弹塑性分析

论文摘要

随着人们生活水平的提高,对建筑的审美要求也在不断提高。平面不规则结构也越来也得到人们的青睐,但如若在结构设计中处理不当,将会使结构在较大的水平地震力作用下发生严重破坏。在现行混凝土结构设计中,混凝土和钢筋往往被看成一整体共同工作,但是在较大的水平力作用时,这种理想状态是无法实现的。因此对平面不规则结构进行静力弹塑性分析是非常有意义的。本文首先介绍了平面不规则的定义以及静力弹塑性分析的研究现状,然后从有限元模型以及钢筋混凝土材料的弹塑性本构关系着手,详细讨论了混凝土的本构关系、钢筋的本构关系以及两者的粘结滑移关系等等。紧接着基于大型有限元软件ANSYS,对钢筋混凝土结构在非线性分析出现的各种单元作了具体分析讨论。在运用ANSYS软件模拟试验过程的同时,还适当的模拟了试验未完成的工作,并结合试验结果进行比较。本文模拟的两个框架结构和一个剪力墙结构的计算结果均能与试验结果较好的吻合,说明了所选择的有限元模型是合理的,并能较好的再现混凝土构件的受力状况及性能,进而可利用有限元分析结果对其受力性能和机理进行深入分析。通过数值试验研究相关参数对受力性能的影响,这对减少试验的工作量,获取更多可靠的数据,深入试验研究都有重要的意义。在研究平面不规则的框架-剪力墙结构时,对刚心与质心相对位置不同的情况进行静力弹塑性分析,得出各构件在刚度退化下的受力性能及机理。拟合了框架柱的剪力放大系数与框架和剪力墙的初始抗侧刚度比关系的公式。分析比较出抵抗水平力性能最好的结构布置,再通过加强薄弱部位,进一步改善其力学性能和机理,为工程设计提供了一定的指导意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 平面不规则的定义
• 1.3 弹塑性分析的研究现状
• 1.4 本文所做的工作
• 第2章 有限元模型和材料的本构关系
• 2.1 有限单元法模型
• 2.1.1 整体式模型
• 2.1.2 组合式模型
• 2.1.3 分离式模型
• 2.2 混凝土本构关系
• 2.2.1 线性弹性模型
• 2.2.2 非线性弹性模型
• 2.2.3 弹塑性模型
• 2.3 混凝土破坏准则
• 2.4 钢筋本构关系
• 2.5 钢筋和混凝土的粘结与滑移
• 2.6 混凝土开裂单元的处理
• 2.6.1 裂缝处理模式概述
• 2.6.2 受拉开裂单元处理
• 2.6.3 受压破坏单元处理
• 2.6.4 混凝土开裂面的剪切刚度
• 第3章 钢筋混凝土框架与剪力墙有限元分析
• 3.1 ANSYS单元简介
• 3.1.1 Solid65单元
• 3.1.2 Link8单元
• 3.1.3 Combin39单元
• 3.2 框架的非线性分析
• 3.2.1 算例1
• 3.2.2 算例2
• 3.3 剪力墙的非线性分析
• 3.3.1 有限元模型的建立
• 3.3.2 有限元分析结果与试验结果的比较
• 3.4 本章小结
• 第4章 钢筋混凝土框剪结构静力弹塑性分析
• 4.1 有限元模型的建立
• 4.2 计算结果与分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间研究成果