短肢剪力墙体系的抗震性能和非线性有限元研究

论文摘要

短肢剪力墙是介于异形框架柱和一般剪力墙之间的一种建筑结构体系,这种结构形式能使建筑取得良好的功能效果。已有的实践证明,在高层住宅中推广短肢剪力墙结构体系,具有重大的经济和社会效益。我国是一个地震较多的国家,有抗震设防要求的地区较多,对短肢剪力墙抗震性能的研究就具有重要的技术经济意义。虽然目前短肢剪力墙结构体系尽管已应用于工程实践,但是在相关的规范中未对其提出明确的条文。关于短肢剪力墙体系的抗震性能和非线性有限元的研究却不是很多,远不能满足工程抗震分析的需要。本文利用大型通用有限元软件ANSYS对短肢剪力墙在单调和低周反复荷载下的性能进行了研究,具体工作包括以下内容:1综述了国内外短肢剪力墙的应用现状,介绍了混凝土结构有限元分析的破坏准则、本构模型、流动法则、强化准则、钢筋混凝土有限元分析模型和收敛准则的选取标准。2介绍了ANSYS软件的基本知识,总结了SOLID65单元的输入数据、输出数据、理论基础、开裂和压碎、破坏准则、失效准则、强化模型以及应用SOLID65的注意事项。3利用ANSYS有限元软件首先对短肢剪力墙在不同的肢厚比和连梁跨高比的模型进行了单调荷载非线性数值计算,并确定屈服位移;然后通过施加低周反复荷载,获得了不同短肢剪力墙模型的一系列的滞回曲线。4最后对滞回曲线进行理论分析,得出了循环荷载作用下构件的肢厚比和连梁跨高比对短肢剪力墙滞回特性的影响规律。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 ANSYS软件在混凝土结构的应用现状
• 1.2.1 用SOLID65单元模拟钢筋混凝土
• 1.2.2 用SOLID65单元和杆单元模拟钢筋混凝土
• 1.2.3 用SOLID65单元、LINK8单元及其它单元模拟钢筋混凝土
• 1.3 高层建筑结构常用的结构体系
• 1.3.1 框架结构体系
• 1.3.2 剪力墙结构体系
• 1.3.3 框架—剪力墙结构体系
• 1.3.4 异形柱框架结构体系
• 1.4 短肢剪力墙结构
• 1.4.1 短肢剪力墙结构体系的特点
• 1.4.2 国内外研究的现状
• 1.5 本论文的主要工作
• 第二章 混凝土材料的破坏准则和本构关系模型
• 2.1 混凝土的破坏准则
• 2.1.1 单轴应力下的应力应变关系
• 2.1.2 双轴受力混凝土强度公式
• 2.1.3 三轴受力下的混凝土强度准则
• 2.2 混凝土的本构模型
• 2.2.1 非线性弹性理论
• 2.2.2 弹塑性本构关系—增量理论
• 2.3 本章小结
• 第三章 有限元分析及构件参数的确定
• 3.1 ANSYS软件简介
• 3.1.1 ANSYS的主要技术特点
• 3.1.2 ANSYS的主要功能
• 3.2 SOLID65单元简介
• 3.2.1 SOLID65单元的理论基础和使用方法
• 3.2.2 SOLID65单元的压碎和开裂模拟
• 3.2.3 SOLID65混凝土屈服及失效准则
• 3.2.4 SOLID65的假定和限制
• 3.2.5 SOLID65单元的强化模型
• 3.3 SOLID65单元应注意的问题
• 3.4 LINK8单元简介
• 3.4.1 LINK8输入资料摘要
• 3.4.2 LINK8的假定和限制
• 3.5 SOLID65单元与钢筋的组合
• 3.5.1 分离式模型
• 3.5.2 整体式模型
• 3.6 ANSYS中的非线性问题的求解
• 3.7 收敛准则的选择
• 3.8 实验设计
• 3.8.1 构件设计
• 3.8.2 材料性能
• 3.8.3 构件尺寸参数
• 3.8.4 加载制度
• 3.8.5 屈服点的确定
• 3.9 小结
• 第四章 短肢剪力墙有限元分析
• 4.1 短肢剪力墙有限元模型
• 4.2 材料本构模型的选取
• 4.2.1 混凝土本构模型
• 4.2.2 钢筋本构模型
• 4.2.3 限元加载过程及收敛的设置
• 4.3 短肢剪力墙单调加载试验
• 4.3.1 单调骨架曲线
• 4.3.2 承载力分析
• 4.3.3 单调加载试验结果分析
• 4.4 短肢剪力墙低周反复加载试验
• 4.4.1 试件的屈服位移
• 4.4.2 试件的滞回曲线
• 4.4.3 低周反复加载试验结果分析
• 4.4.4 试件承载力和延性分析
• 4.4.5 试件的破坏形态
• 4.5 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.1.1 全文总结如下
• 5.2 存在的问题与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢