框支密肋复合墙梁试验研究及其非线性有限元分析

论文摘要

随着经济建设的发展和社会生活的需要,底部大开间房屋在近二十年来应用十分广阔。前期研究表明,密肋壁板结构具有良好的抗震性能。本文在此基础上进行了试验研究,探讨了框支密肋复合墙板结构的抗震性能,并借助大型通用有限元程序—ANSYS对结构进行从加载直至破坏的全过程模拟分析。 本文首先进行了三个1/2比例的两跨两层和一个1/3比例的两跨三层的框支密肋复合墙梁的模型试验,分析了框支密肋复合墙梁在竖向荷载作用下的受力性能,以及在竖向荷载与水平低周反复荷载共同作用下的受力性能、变形性能、滞回性能、耗能系数及破坏形态;其次,研究了混凝土的非线性特性,建立了框支密肋复合墙梁非线性有限元模型,并借助大型通用有限元软件ANSYS进行计算;再则,进行了非线性有限元结果分析,主要研究框支密肋复合墙梁在竖向荷载与水平地震力共同作用下的荷载位移曲线,分析在竖向荷载单独作用下和在竖向荷载与水平地震力共同作用下墙梁的拱作用,托梁顶面的竖向应力和横向剪应力分布及变化情况,并讨论跨度比、洞口对墙梁拱作用和托梁顶面的竖向应力的影响。 研究表明,计算与试验结果吻合较好,本文建立的有限元模型切实可行,计算结果合理。

论文目录

• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 底部大空间房屋的研究现状
• 1.3 框支密肋壁板结构
• 1.4 本文研究的主要内容
• 2 框支密肋壁板试验研究
• 2.1 试件设计
• 2.1.1 试验的目的与范围
• 2.1.2 试件的设计
• 2.2 试件的材性
• 2.2.1 钢筋材性
• 2.2.2 混凝土材性
• 2.2.3 砌块材性
• 2.3 加载装置
• 2.3.1 试验加载方式的选择与设计
• 2.3.2 试验的边界条件
• 2.3.3 试验加载装置
• 2.4 加载制度
• 2.5 量测的项目及布置
• 2.5.1 量测的项目
• 2.5.2 测点的布置
• 2.5.3 主要试验仪器及其规格
• 2.6 试验荷载
• 2.6.1 竖向荷载
• 2.6.2 水平荷载
• 2.7 试验过程及其主要现象描述
• 2.8 试验结果
• 3 试验结果分析
• 3.1 结构的基本抗震性能研究
• 3.1.1 变形曲线
• 3.1.2 滞回曲线
• 3.1.3 骨架曲线
• 3.1.4 割线刚度
• 3.1.5 延性系数
• 3.1.6 耗能系数
• 4 框支密肋复合墙板非线性有限元模型的建立
• 4.1 框支复合墙板中不同材料的本构模型
• 4.1.1 混凝土本构关系
• 4.1.2 砌块本构模型
• 4.2 材料的破坏准则
• 4.2.1 混凝土破坏准则
• 4.2.2 砌块的破坏准则
• 4.3 框支复合墙板非线性有限元分析中的关键问题处理
• 4.3.1 裂缝问题
• 4.3.2 联接问题
• 4.4 框支密肋复合墙板非线性有限元模型的建立
• 4.4.1 计算模型
• 4.4.2 ANSYS分析的参数确定
• 4.4.3 在求解模块内设置限定条件
• 4.4.4 加载策略
• 5 非线性有限元计算结果分析
• 5.1 框支密肋复合墙板荷载—位移侧移曲线
• 5.2 框支密肋复合墙梁应力分析
• 5.2.1 竖向荷载作用下框支密肋复合墙梁的应力及拱作用分析
• 5.2.2 竖向及水平荷载共同作用下的应力分析
• 6 结论和建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 6.3 有待解决的问题
• 致谢
• 参考文献