剪力墙受力性能研究

论文摘要

剪力墙刚度大，侧移小，具有很大的承受水平剪力的能力，在我国规范中，其适用的最大高度要远远超过框架体系。剪力墙既可以独立成为一种高层建筑体系，也可以配合框架，板柱等以框架—剪力墙、板柱—剪力墙或是筒体的形式出现，所以在现今的高层建筑中得以广泛使用。本文针对剪力墙的受力性能开展了一些研究，为日后的设计工作和工程实践提供参考。(1)对于开洞剪力墙，不同的洞口尺寸和洞口位置对剪力墙的刚度、变形，频率等静动力性能都有影响。总的来说，洞口越大，越靠近剪力墙的顶部和两侧，剪力墙承受水平荷载的能力也越差，反之亦然。本文认为剪力墙的开洞率都不宜超过30%，仅考虑静力性能时，洞口宜布置在底部中间，而综合静动力性能，则要适当向顶部偏移。此外，由于电算方法相比手算方法，考虑了轴向变形的影响，所以其位移计算结果要大一些。(2)本文通过对第一个工程实例——湖南某高层剪力墙民用住宅的计算证明了剪力墙结构刚度大，周期分布比较合理，倾覆力矩也能满足规范的要求。而且将本文推荐的开洞率的剪力墙结构与原结构进行对比分析，证明开洞率较小的剪力墙刚度要大得多。最后通过静力弹塑性分析，结构在静力推覆下也有个良好的弹塑性反应。(3)本文通过对另一个工程实例——中国书院博物馆的计算和分析，结果表明结构的刚度适中，风荷载和水平地震作用下总位移和层间位移，倾覆力矩都能满足规范的要求，结构的周期也比较合理，各阶振型以及振型参与质量的分布展现出良好的动力性能，而结构在水平地震作用下的变形、内力分布、基底总剪力以及剪重比等则说明了该结构有良好的抗震性能。通过将原结构与框架方案进行对比，证明了剪力墙这种水平抗力构件对结构的受力性能和抗震性能都能起到有益的作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 高层建筑混凝土结构体系
• 1.2.1 框架结构体系
• 1.2.2 剪力墙结构体系
• 1.2.3 框架—剪力墙结构体系
• 1.2.4 其它高层结构体系
• 1.3 剪力墙的分类和分析方法
• 1.3.1 剪力墙的分类
• 1.3.2 剪力墙的分析方法
• 1.4 剪力墙的有限元分析模型
• 1.4.1 等效梁单元模型
• 1.4.2 三垂直杆系模型
• 1.4.3 多垂直杆系模型
• 1.4.4 二维板单元模型
• 1.4.5 空间纤维模型
• 1.5 国内外学者对剪力墙的研究现状
• 1.5.1 国外关于剪力墙的研究状况及成果
• 1.5.2 国内关于剪力墙的研究状况及成果
• 1.6 本文的主要工作
• 第2章 开洞对剪力墙受力性能的影响
• 2.1 前言
• 2.2 算例 1：开洞尺寸的影响
• 2.2.1 构件信息
• 2.2.2 手算分析
• 2.2.3 ANSYS 静力计算
• 2.2.4 ANSYS 动力计算
• 2.3 算例 2：洞口位置的影响
• 2.3.1 构件信息
• 2.3.2 手算分析
• 2.3.3 ANSYS 静力计算
• 2.3.4 ANSYS 动力计算
• 2.4 本章小结
• 第3章 工程实例——某高层剪力墙民用住宅
• 3.1 工程概况
• 3.2 计算分析
• 3.3 不同开洞率的剪力墙对比分析
• 3.4 静力弹塑性分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 框架—剪力墙与框架对比分析
• 4.1 工程概况
• 4.2 计算分析
• 4.3 框架—剪力墙与框架对比分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢