损伤本构模型在剪力墙结构非线性反应分析中的应用

论文摘要

近年来,高层建筑以及超高层建筑在我国得到了飞速发展。在众多的高层建筑中,剪力墙结构型式一直占据着高层建筑结构的主导地位。虽然国内外的许多学者对剪力墙进行了大量的研究,但从结构精细化设计的角度考察,至今为止所做的研究工作还远远不够。为使得结构设计能适应今后的发展,有必要对其中的细节作更为深入的研究。在结构分析计算中,本构关系起着至关重要的作用,用怎样的本构模型进行结构分析将直接影响整体结构的荷载—变形发展过程。基于此,本文将目前较为前沿的基于损伤能释放率的混凝土弹塑性损伤本构模型引入结构分析计算中,分析了混凝土剪力墙基本单元的弹塑性应力分布特征。然后,结合混凝土剪力墙宏单元模型,将损伤本构关系应用到膜单元中,利用剪应力均匀假定对混凝土剪力墙宏单元的轴向和剪切弹簧进行标定,形成宏模型的单元刚度矩阵。进而利用这类宏单元模型可以计算结构的非线性反应。研究结果表明上述方法能合理地反映剪力墙结构的荷载—位移关系。本文研究与以往宏单元应用中主要的不同是引入二维损伤本构关系对剪切弹簧进行标定,而以往均是用一维等效本构关系进行标定。然而墙体本身是一个二维单元,因此从理论上来说,本文研究思路更为合理。在上述工作基础上,编制了基于弧长法的非线性反应分析程序。对两种高宽比不同的混凝土剪力墙进行了分析计算,并将分析计算结果与试验数据进行了对比。结果表明:本文的计算结果能够把握剪力墙非线性发展的主要特性,从而说明本文思路是合理的。在非线性恢复力骨架曲线的基础上,本文还从两条不同的思路分别研究了宏单元中轴向弹簧杆元的滞回曲线计算和剪切弹簧的滞回曲线计算。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.0 概述
• 1.1 剪力墙的分类
• 1.2 剪力墙的计算方法
• 1.2.1 数值解法
• 1.2.2 解析方法
• 1.2.3 半解析半数值法
• 1.2.4 小结
• 1.3 本文主要工作
• 第二章 损伤力学理论基础和损伤本构模型
• 2.1 引言
• 2.2 混凝土弹塑性损伤本构关系
• 2.2.1 含内变量的本构关系
• 2.2.2 混凝土的损伤准则
• 2.2.3 内变量的演化法则
• 2.2.4 用于宏单元模型标定中的损伤本构关系
• 第三章 宏单元轴向弹簧和剪切弹簧的标定
• 3.1 引言
• 3.2 轴向弹簧的刚度骨架曲线计算
• 3.2.1 轴向弹簧的计算模型
• 3.2.2 材料的本构关系
• 3.2.3 轴向弹簧杆的骨架曲线
• 3.3 剪切弹簧的骨架曲线计算
• 3.3.1 剪切弹簧的计算模型
• 3.3.2 混凝土的本构关系
• 3.3.3 剪切弹簧的标定
• 3.3.4 Abaqus的分析模型
• 第四章 基于宏单元的剪力墙结构非线性分析
• 4.1 引言
• 4.2 弧长法
• 4.3 单元刚度的形成
• 4.4 算例分析
• 4.4.1 试验概况
• 4.4.2 基于均匀剪应力膜法的结构计算分析
• 4.4.3 与Abaqus分析结果的比较
• 第五章 宏单元轴向弹簧和剪切弹簧的滞回曲线
• 5.1 引言
• 5.2 轴向弹簧的滞回曲线计算
• 5.2.1 混凝土的本构滞回
• 5.2.2 钢筋的滞回模型
• 5.2.3 轴向弹簧杆的滞回曲线计算
• 5.3 剪切弹簧的滞回曲线计算
• 5.3.1 剪切滞变模型
• 5.3.2 剪切滞变模型规则
• 第六章 总结与展望
• 6.1 研究结论
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果