钢筋混凝土T型框架柱静力与动力特性数值分析研究

论文摘要

钢筋混凝土异型框架柱结构的发展已经经历了二十多年,在现浇钢筋混凝土框架结构中,异型柱框架结构的抗震作用在实践中已经得到了证明。但是对异型柱的研究还是不够充分,对其作用机理的分析仍存在着一些不足。本文着重于研究截面形状以及配筋率对T型框架柱结构抗震性能的影响,应用ANSYS有限元软件对不同截面柱以及不同配筋率和不同肢厚比构件进行计算,通过线性和非线性计算,对应力,变形,以及裂缝扩展方面进行对比分析,分析研究得出异型柱截面的形状不仅应与柱的位置有关,还与结构在抗震中发挥的作用有关。T型异型柱的肢长相同的情况下,异型柱的抗震能力还取决于内部钢筋的配置位置和配筋率的大小等关键因素。配筋率的高低不仅取决于钢筋混凝土的最大和最小配筋率,在抗震性能上,研究更为优化的配筋率和配筋形式。本文还通过ANSYS有限元软件对一个八层框架结构进行整体计算分析,分别通过施加静力荷载,进行模态分析计算和施加地震荷载进行计算。根据每层柱的截面正应变计算结果,分析各种柱的变形和破坏形式,从而判断不同截面柱在结构中的作用效果,通过模态计算结构振型输出结果,分析结构整体的变形状况,以此来确定整体异型框架柱结构的抗震性能。研究还表明T型截面柱构件在水平地震力作用下,多为剪切破坏,发生剪切变形和弯曲变形。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 框架异型柱结构体系概述
• 1.1 框架异型柱结构的含义和特点
• 1.2 框架异型柱结构体系的发展状况
• 1.2.1 框架异型柱结构体系的发展状况和研究成果
• 1.2.2 框架异型柱结构体系存在的问题
• 1.3 本文研究内容和方法
• 第2章 框架异型柱结构分析的理论基础
• 2.1 钢筋混凝土结构的本构关系
• 2.1.1 钢筋材料的本构关系
• 2.1.2 混凝土材料的本构关系
• 2.2 钢筋混凝土结构的单元选择
• 2.2.1 钢筋单元的选择
• 2.2.2 混凝土单元的选择
• 2.3 ANSYS有限元输入及输出参数
• 第3章 不同影响因素下的T型截面柱线性分析
• 3.1 截面形状对框架柱的影响
• 3.1.1 有限元模型建立
• 3.1.2 计算结果及分析
• 3.2 配筋率对T型柱的影响
• 3.2.1 有限元模型建立
• 3.2.2 计算结果及分析
• 3.3 肢厚比对T型柱的影响
• 3.3.1 有限元模型建立
• 3.3.2 计算结果及分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 T型截面柱裂缝开展的非线性分析
• 4.1 ANSYS有限元模型对裂缝的描述
• 4.2 ANSYS对非线性求解的处理
• 4.2.1 收敛准则
• 4.2.2 非线性求解
• 4.3 截面形状对相同配筋率柱性能的影响
• 4.3.1 有限元模型建立
• 4.3.2 计算结果及分析
• 4.4 配筋率对相同截面形状T型柱性能的影响
• 4.4.1 有限元模型建立
• 4.4.2 计算结果及分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 八层框架柱结构动力特性分析
• 5.1 工程概况
• 5.2 力学模型及有限元模型建立
• 5.2.1 单元选择
• 5.2.2 有限元模型
• 5.3 模态分析
• 5.4 地震作用下的动力性能分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 攻读学士学位期间发表论文情况
• 致谢