砌体墙—钢筋混凝土墙组合结构抗震性能与应用研究

论文摘要

混凝土多孔砖具有节土、节能、环保、自重轻等优势,已成为替代实心粘土砖的首选墙体材料,在我国具有极广阔的发展前景。随着经济的发展,性态抗震思想越来越受到关注,这种抗震思想不仅考虑到保障人身的安全,还考虑到控制建筑破坏所造成的经济损失,当前这种思想已经成为地震工程研究的热点之一。本文通过新的组合结构形式——砌体墙-钢筋混凝土墙组合结构——来改进砌体结构的抗震性能以此满足性态抗震要求。Pushover是当前性态抗震设计中很有效的分析工具,它通过不同的荷载形式向结构施加荷载使其达到目标位移或者是某一特定的状态。这种方式可以评估结构的抗震性能。本文,运用ANSYS有限元软件建立砌体墙-钢筋混凝土墙组合结构有限元模型,对结构进行性能分析。本文共设计了6层、8层两种组合结构共14种钢筋混凝土墙的配置方案,详述了建模过程,其中包括材料属性的选取、有限单元的选择、单元的组合模式以及侧向加载形式等。对结构进行Pushover分析,通过不同的方案的计算结果分析钢筋混凝土墙的配置方式对结构抗震性能的影响。分析结果表明,混凝土剪力墙的数量对组合结构有着较大的影响,通过层间位移的数值划分对结构性能水平进行量化,检验结构的性能水平,在计算结果中,同样可以得到,配置一定数量的钢筋混凝土墙可以满足结构的某个性态水平的要求,为以后的砌体结构性态抗震设计提出了有效的组合方法。在此基础上,模拟现存的试验,并将计算结果与实测结果进行分析对比,确定了此种方法建立有限元模型的可信度,对以后的实际工程应用具有指导意义。本文的主要工作内容有:（1）确定砌体、钢筋混凝土的本构关系;（2）建立砌体墙-钢筋混凝土墙组合结构模型;（3）对不同方案的模型进行静力非线性分析;（4）总结砌体墙-钢筋混凝土墙组合结构抗震影响因素;（5）结构性能分析;（6）工程试验应用;

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.1.1 性态抗震设计方法
• 1.1.2 砌体墙-钢筋混凝土墙组合结构
• 1.2 结构抗震设计的发展和研究现状
• 1.2.1 抗震分析法的发展
• 1.2.2 基于性能的抗震设计思想
• 1.3 近代砌体结构的发展和研究现状
• 1.3.1 砌体材料的发展和研究现状
• 1.3.2 砌体结构类型的发展与研究现状
• 1.4 本文的研究内容和安排
• 第2章 组合结构非线性有限元分析
• 2.1 有限元概论
• 2.1.1 有限元法基本原理以及步骤
• 2.1.2 有限元分析软件ANSYS
• 2.1.3 ANSYS 非线性分析
• 2.2 模型的建立
• 2.2.1 混凝土多孔砖应力-应变模型的建立
• 2.2.2 钢筋混凝土应力-应变模型的建立
• 2.2.3 钢筋的应力-应变模型的建立
• 2.2.4 钢筋混凝土有限元单元模型的选择
• 2.2.5 模型的基本假定
• 2.2.6 模型建立
• 2.3 非线性静力分析
• 2.3.1 Pushover 法
• 2.3.2 国内外研究与应用现状
• 2.3.3 侧力加载模式
• 2.4 结构的非线性静力计算及结果分析
• 2.4.1 能力曲线及分析
• 2.4.2 结构位移特性分析
• 2.4.3 混凝土剪力墙位置对结构延性与位移的影响
• 2.4.4 组合结构的受力特点及层间剪力分布规律
• 2.5 本章小结
• 第3章 砌体组合结构性能水平分析
• 3.1 结构的多极性能水准划分
• 3.2 砌体墙钢筋混凝土组合结构的多极性能水准划分
• 3.3 本章小结
• 第4章 工程应用与实例分析
• 4.1 引言
• 4.2 试验数据概况
• 4.3 计算结果与实测数据对比分析
• 第5章 结论与展望
• 5.1 主要结论与成果
• 5.2 展望与建议
• 致谢
• 研究生期间发表学术论文及参与的科研工作