型钢高强混凝土柱抗震性能数值模拟分析

论文摘要

型钢高强混凝土结构(Steel Reinforced High Strength Concrete Structure简称HSRC)是由型钢和高强混凝土组合而成的一种新型结构形式。型钢高强混凝土结构除具有普通型钢混凝土结构的特点外,更能充分地发挥型钢的力学特点和提高结构单位面积的承载力和经济效益。虽然国内对型钢高强混凝土柱抗震性能有了一定的试验研究,但在计算机数值模拟方面研究相对较少,相关知识结构比较松散。所以,对该结构抗震性能的数值模拟分析具有客观的必要性。本文运用有限元分析软件ABAQUS分别对两组不同轴压比和配箍率的型钢高强混凝土柱进行数值模拟分析。通过计算得到柱的应力—应变关系、荷载—位移全曲线、滞回曲线、骨架曲线、无纲量骨架曲线、延性系数以及强度衰减等结果,分析不同轴压比和配箍率对型钢高强混凝土柱抗震性能的影响程度,并与已有试验结果进行对比分析。可以看出轴压比对型钢高强混凝土柱抗震性能的影响很大,而配箍率对其的影响较小。同时可得,将软件ABAQUS用于型钢高强混凝土柱数值模拟分析时,其计算结果具有一定的精确度与可靠性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 型钢混凝土结构的分类和特点
• 1.1.1 型钢混凝土的分类
• 1.1.2 型钢混凝土的特点
• 1.2 型钢混凝土结构的研究发展与应用状况
• 1.2.1 欧美地区SRC研究发展状况
• 1.2.2 前苏联SRC研究发展状况
• 1.2.3 日本SRC研究发展状况
• 1.2.4 我国SRC研究发展状况
• 1.3 高强混凝土的特性和研究应用
• 1.3.1 高强混凝土的基本性能
• 1.3.2 高强混凝土在国内外的研究应用
• 1.3.3 高强混凝土存在的问题
• 1.4 型钢高强混凝土结构
• 1.5 影响HSRC柱破坏形态和抗震性能的主要因素
• 1.6 有限元数值模拟简介
• 1.7 本文的主要工作
• 2 已有试验简介及结果分析
• 2.1 已有实验简介
• 2.1.1 试件基本参数
• 2.1.2 试件的设计与制作
• 2.1.3 试验装置
• 2.1.4 加载方案及主要测试内容
• 2.2 结果分析
• 2.2.1 破坏形态及破坏过程分析
• 2.2.2 滞回曲线
• 2.2.3 骨架曲线与无纲量骨架曲线
• 2.2.4 耗能性能
• 2.2.5 延性
• 2.2.6 强度衰减
• 2.3 本章小结
• 3 型钢高强混凝土柱有限元模型
• 3.1 概述
• 3.1.1 有限元的早期工作
• 3.1.2 有限元的发展与现状
• 3.1.3 有限元的未来
• 3.1.4 有限元计算软件
• 3.2 有限元介绍
• 3.2.1 有限元的要点
• 3.2.2 有限元的特性
• 3.3 ABAQUS软件程序介绍
• 3.4 型钢高强混凝土柱的有限元模拟
• 3.4.1 单元类型的选取
• 3.4.2 材料属性
• 3.4.3 建立ABAQUS模型并求解
• 3.5 本章小结
• 4 型钢高强混凝土柱ABAQUS计算结果分析
• 4.1 高强混凝土的受力状态
• 4.1.1 高强混凝土应力状态
• 4.1.2 高强混凝土应变状态
• 4.1.3 高强混凝土变形状态
• 4.2 型钢的受力状态
• 4.2.1 型钢应力状态
• 4.2.2 型钢应变状态
• 4.2.3 型钢变形状态
• 4.3 钢筋的受力状态
• 4.3.1 钢筋应力状态
• 4.3.2 钢筋应变状态
• 4.3.3 钢筋变形状态
• 4.4 不同轴压比的荷载—位移曲线
• 4.4.1 承载力对比分析
• 4.4.2 柱延性及其抗震性能
• 4.5 不同配箍率的荷载—位移曲线
• 4.6 不同轴压比的滞回曲线
• 4.7 不同配箍率的滞回曲线
• 4.8 不同轴压比的骨架曲线与无纲量骨架曲线
• 4.9 不同配箍率的骨架曲线与无纲量骨架曲线
• 4.10 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 需要进一步研究的问题
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 附录一:攻读硕士学位期间发表的论文