基于ANSYS的ZW墙体静力性能分析

论文摘要

本文在对ZW剪力墙体偏心受压和受剪试件的试验分析的基础上，建立了ZW剪力墙墙体的分析模型，并利用大型通用软件ANSYS进行静力性能分析，偏心受压和受剪承载力分析结果与试验结果符合较好，证明了分析模型的正确性。在对ZW偏心受压和受剪剪力墙墙体进行分析的基础上，进行参数扩大化，利用ANSYS程序建立了与试验的试件条件比较符合的不同轴压比、剪跨比的ZW剪力墙模型并进行静载分析，探讨混凝土强度、轴压比、剪跨比、纵向加强筋等参数对ZW墙体偏压、抗剪承载力的影响状况。在相同配筋率和轴压比条件下，当混凝土强度等级为C20-C40时，偏心受压试件承载力随着混凝土强度的增大而增大；当混凝土强度等级为C45时，其极限承载力等于C40时的极限承载力，从图形的走势来看，随着混凝土强度的增大，极限承载力的增大有下降的趋势。在相同混凝土强度和配筋率条件下，偏心受压承载力随着轴压比σ/f的增大而增大。轴压比σ/f对受剪承载力的影响为：当σ/f=0.192-0.288时，随着轴压比的增大，试件的受剪承载力提高；当σ/f=0.288-0.320时，试件的破坏形态会改变，破坏时受压起到控制作用，受剪承载力下降。随着剪跨比的增大，试件的抗剪承载力逐步降低：当λ=2.16-2.45时，有端部加强筋作用时，平均下降14.3％，无端部加强筋作用时，平均下降11.3％，剪跨比的影响较大；当λ=2.66-2.94时，有端部加强筋作用时，平均下降6.5％，无端部加强筋作用时，平均下降4.4％，剪跨比的影响不明显。ZW墙体在荷载作用下，钢筋网架对两片混凝土墙体起支撑和连接作用，两片混凝土板能够协调一致的工作，整个受力过程中没有出现墙体分离的现象。钢筋网架中的纵向钢筋可以直接在横截面上承受一定的压力和剪力，从而间接提高了试件的承载力。而且随着配筋率的增大和墙体端部加强钢筋的作用，试件在偏心压力和剪力作用下，承载力都有明显的提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 目前节能住宅建筑体系简介
• 1.2.1 国外发展状况
• 1.2.2 目前国内主要节能住宅建筑体系
• 1.3 ZW体系
• 1.3.1 ZW体系对混凝土剪力墙外保温体系的改进
• 1.3.2 ZW体系试件的特点
• 1.3.3 ZW体系试件在墙体保温领域的应用与产业化前景
• 1.4 钢筋混凝土结构非线性有限元分析的研究概况
• 1.5 本文研究的主要内容
• 第2章 ZW剪力墙静力试验研究
• 2.1 试件的材料规格
• 2.2 ZW夹芯剪力墙体偏心受压的试验研究
• 2.2.1 试件设计
• 2.2.2 破坏特征及钢筋混凝土应变
• 2.2.2.1 荷载和截面曲率
• 2.2.2.2 加载过程中钢筋混凝土应变分析
• 2.2.2.3 破坏特征
• 2.2.3 ZW偏心受压试验结论
• 2.3 ZW夹芯剪力墙体受剪试验研究
• 2.3.1 试验方案及试件设计
• 2.3.2 试件测点布置及破坏形态
• 2.3.3 ZW受剪试验结论
• 2.4 本章小结
• 第3章 ZW剪力墙体有限元分析理论及其模型建立
• 3.1 钢筋混凝土非线性有限元理论
• 3.1.1 钢筋混凝土非线性有限元分析的必要性和作用
• 3.1.2 钢筋混凝土非线性有限元分析的基本问题
• 3.2 钢筋混凝土结构有限元分析模型
• 3.2.1 钢筋混凝土结构有限元单元模型
• 3.2.2 钢筋混凝土结构材料的本构关系
• 3.2.2.1 概述
• 3.2.2.2 弹塑性本构模型
• 3.2.3 钢筋混凝土结构材料的破坏准则
• 3.3 基于ANSYS的ZW剪力墙体分析模型的建立
• 3.3.1 基本假定
• 3.3.2 SOLID65单元介绍和钢筋处理
• 3.3.3 荷载
• 3.3.4 材料模型
• 3.3.5 单元尺寸
• 3.3.6 施加约束
• 3.3.7 求解策略
• 3.3.8 收敛准则
• 3.4 本章小结
• 第4章 ZW墙体的受压、受剪性能的多参数分析
• 4.1 ZW夹芯剪力墙偏心受压性能分析
• 4.1.1 ZW小偏心受压夹芯剪力墙体的主要受力过程
• 4.1.2 ZW大偏心受压夹芯剪力墙体的主要受力过程
• 4.2 ZW夹芯剪力墙受剪性能的分析
• 4.3 三维有限元模型的非线性计算结果与分析
• 4.4 ZW剪力墙体的扩大参数计算
• 4.4.1 偏心受压试件
• 4.4.2 受剪试件
• 4.5 本章小结
• 第5章 结论及建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢