十字形钢筋混凝土短肢剪力墙的弹塑性分析

论文摘要

随着我国经济的迅猛发展，全国各地大兴土木。近几年来，房价不断上涨，土地资源日益珍贵。无论是民用建筑还是商业建筑都倾向小高层或是高层发展。为了顺应时代发展，上世纪九十年代提出了短肢剪力墙结构体系。短肢剪力墙结构是以剪力墙结构为基础，结合异形柱框架的特点。它适用于高层建筑，在南方地区已经得到比较广泛地应用。但是，只有在《高层建筑混凝土结构技术规程》中能查到这种结构的定义，而在规范上，缺乏明确的条文指导如何设计该结构。为了能够使该结构广泛应用于工程实践中，因此，研究短肢剪力墙的各种性能就很有必要。与普通剪力墙相比，短肢剪力墙通常采用“一”字形，“T”形，“L”形，“Z”字形和“十”字形等。由于前人已对“一”字形，“T”形，“L”形截面的短肢剪力墙做了大量的试验研究。本文将重点对“十”字形短肢剪力墙结构进行较为有效和可靠的非线性静力分析，为今后的十字形短肢剪力墙的设计提供依据。因此，本课题具有重要的学术意义和工程价值，并在此方面有一定的研究发展空间。按照钢筋和混凝土的本构关系以及所选的纤维墙元计算模型，基于刚度法有限元，运用Fortran语言编写钢筋混凝土十字形短肢剪力墙结构非线性分析程序。为了证明该程序在实际工程中的正确性与可操作性，本文通过试验的方法，对1:2缩尺的钢筋混凝土十字形短肢剪力墙进行了低周反复静力试验，将试验所得到的荷载位移曲线与程序得到的荷载位移曲线进行对比，成功验证了该程序的可靠性。运用此程序用来分析十字形短肢剪力墙在不同轴压比，不同混凝土强度等级，不同纵筋配筋率以及不同高厚比的影响下，该形短肢剪力墙结构的力学性能，即承载能力，刚度以及变形能力这三方面的变化情况。可得如下结论，在设计十字形短肢剪力墙结构时，建议轴压比可以采用0.3，混凝土等级采用C30，配筋率采用3%左右，高厚比采用6.6比较适宜。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 短肢剪力墙结构体系
• 1.3 短肢剪力墙的特点
• 1.4 短肢剪力墙的研究现状
• 1.4.1 短肢剪力墙试验研究方面8
• 1.4.2 短肢剪力墙计算分析研究方面
• 1.4.3 短肢剪力墙计算模型研究方面
• 1.5 本文主要研究的内容
• 第二章 材料的本构模型
• 2.1 混凝土的本构模型
• 2.1.1 常用本构模型
• 2.1.2 本文采用的混凝土本构模型
• 2.2 钢筋的本构模型
• 2.2.1 单向加载下的应力应变关系
• 2.2.2 反复加载下的应力应变关系
• 2.2.3 本文采用的钢筋本构模型
• 第三章 短肢剪力墙结构的计算模型
• 3.1 概述
• 3.2 剪力墙中常用的模型
• 3.2.1 二维墙板单元模型
• 3.2.2 三垂直杆元模型
• 3.2.3 多垂直杆元模型
• 3.3 本文所用的纤维墙元模型
• 3.3.1 纤维模型
• 3.3.2 纤维杆元模型
• 第四章 十字形截面短肢剪力墙试验
• 4.1 试验目的和内容
• 4.2 试件设计与制作
• 4.2.1 试件的设计
• 4.2.2 试件的制作
• 4.3 试验测量项目
• 4.3.1 试验测试的内容
• 4.3.2 试验测试的方法
• 4.4 试验的加载设备和加载制度
• 4.4.1 加载设备
• 4.4.2 加载制度
• 4.5 试验过程分析和骨架曲线36
• 4.5.1 试验过程分析
• 4.5.2 骨架曲线
• 第五章 十字形短肢剪力墙弹塑性有限元分析
• 5.1 有限元程序设计概述
• 5.1.1 有限元设计的主要内容
• 5.1.2 有限元设计的基本步骤
• 5.1.3 有限元设计的基本要求
• 5.2 非线性有限元分析程序计算流程和迭代方法
• 5.2.1 程序编制的结构流程图
• 5.2.2 迭代方法
• 5.3 十字形短肢剪力墙的弹塑性分析
• 5.3.1 算例分析
• 5.3.2 轴压比的影响
• 5.3.3 混凝土强度等级的影响
• 5.3.4 纵筋配筋率的影响
• 5.3.5 高厚比的影响
• 第六章 总结与展望
• 6.1 研究工作的总结
• 6.2 建议与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间的研究成果