在役框架结构的整体性能数值研究

论文摘要

汶川地震之后，如何保证结构具有较好的整体性不致在一些偶然情况下倒塌或突然倒塌以保护人民生命财产安全，是一个急需解决的问题。运用有限元数值模拟方法可以方便快捷的分析结构在地震荷载等偶然荷载作用下结构的整体性能。本文运用大型通用有限元软件ANSYS，针对钢筋混凝土框架结构，考虑在役结构构件的弱化、楼梯位置、楼板与填充墙的影响，分析在役结构在地震荷载作用下的动力时程响应、应力重分布过程以及结构的开裂情况与过程，从而为研究在役结构整体性能提供方法与依据。首先，在ANSYS中建立了8种结构的模型，分别是原结构、外部构件弱化5%、内部构件弱化3%、外弱化5%内弱化3%、改变楼梯位置、板厚增加20mm、板厚增加50mm、考虑外墙；其次，将8种模型分别在汶川波、天津波下进行时程分析；再次对结构位移动力响应、应力重分布过程、裂缝开展情况进行了分析，研究结构在地震荷载作用下的整体性能。结果表明，构件的弱化降低了结构整体性，使得楼梯的空间作用增大；合理的增加板厚使得板与梁、柱组成空间体系有利于结构整体性，但增加过多反而会降低结构整体性；合理的布置楼梯以及填充墙可以大大提高结构整体性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 结构抗连续倒塌的研究阶段
• 1.2.2 国外的一些抗连续倒塌设计规范
• 1.2.3 结构抗震倒塌的研究
• 1.2.4 结构整体性能的研究
• 1.3 研究动机与研究内容
• 1.3.1 研究动机
• 1.3.2 研究内容及方法
• 1.4 本章小结
• 第二章 结构地震反应分析方法概述
• 2.1 静力理论
• 2.2 反应谱理论
• 2.3 时程分析法
• 2.4 能量理论
• 2.5 随机地震反应分析方法
• 2.6 本章小结
• 第三章 钢筋混凝土结构在 ANSYS 中的地震时程分析方法
• 3.1 概述
• 3.2 钢筋混凝土结构在 ANSYS 分析中的模拟
• 3.2.1 ANSYS 有限元分析中的钢筋混凝土结构模型
• 3.2.2 钢筋混凝土结构 ANSYS 有限元分析的单元选择
• 3.3 ANSYS 中的地震时程分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 某中学综合楼框架结构在地震荷载作用下的整体性能分析
• 4.1 ANSYS 建模与求解
• 4.1.1 工程实例信息
• 4.1.2 单元信息与实常数
• 4.1.3 材料性质
• 4.1.4 三维结构实体模型建立
• 4.1.5 网格剖分
• 4.1.6 边界条件的定义与荷载施加
• 4.1.7 求解计算
• 4.2 地震作用下结构三维整体性能数值分析结果
• 4.2.1 结构考虑弱化的性能分析
• 4.2.2 地震作用下楼梯位置变化对结构三维整体性能的影响
• 4.2.3 地震作用下楼板厚度变化对结构三维整体性能的影响
• 4.2.4 地震作用下填充墙对结构三维整体性能的影响
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论和展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢