部分框支剪力墙结构地震损伤模拟分析及梁式转换构件性能研究

发布时间：2017-10-21 03:33

  本文关键词：部分框支剪力墙结构地震损伤模拟分析及梁式转换构件性能研究

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【摘要】：对于部分框支剪力墙梁式转换结构,保证其结构安全性的关键通常在于确保转换梁的安全。在研究该类结构在地震作用下的性能时,有必要对转换梁构件进行重点研究。转换梁上承托剪力墙造成了其受力特点与一般框架梁或连梁不同。而通常用于结构模拟的梁-壳单元模型无法精细地模拟出转换梁在地震作用下的损伤特征。采用三维实体单元模型可以进行转换梁构件细部受力状态的模拟,以有效地解决该问题。而由于实体单元建立的模型在单元数目上巨大,计算成本高,故可通过子模型技术对模型的计算成本加以削减。本文研究的内容主要包括:参考某带梁式转换层的部分框支剪力墙结构,建立了一幢40m高、转换梁位于二层的简化的结构有限元模型。使用通用有限元分析软件ABAQUS对该结构进行多遇地震下的动力弹性时程分析模拟,将模拟结果中的结构各层间位移角、基底剪重比等数据与规范相应限值比较,验证了本文所设计结构的合理性。将子模型与整体模型位移及应力计算结果数据对比,吻合度较高,从而验证了子模型技术能够满足动力时程分析所要求的精度。采用混凝土损伤塑性模型,对设防烈度罕遇地震(8度0.2g)作用下的整体模型进行弹塑性动力时程分析。将计算出的结构宏观性能指标结果与规范相应规定加以对比,对罕遇地震下该结构的整体安全性能做出判断。基于子模型技术,将整体模型所计算出的驱动节点位移作为边界条件输入子模型中进行弹塑性动力时程分析,得到子模型转换梁构件的损伤、裂缝发展、应变等结果,总结转换梁在设防罕遇地震作用下损伤发展规律。使用9度(0.4g)地震波模拟了超越设防烈度的罕遇地震作用下转换梁的破坏,总结了转换梁的破坏规律。论文的创新点包括:(1)将子模型技术应用于梁式转换框支剪力墙结构的动力弹性时程反应分析中,对比了子模型和总体模型的分析结果,验证了子模型方法应用于动力时程分析的可行性。(2)使用实体单元模型代替梁单元模拟转换梁,以考虑高大截面转换梁剪切变形的影响;基于子模型技术研究罕遇地震作用下带梁式转换层的部分框支剪力墙结构转换梁的受力特点。(3)基于子模型技术,采用混凝土塑性损伤模型对部分框支剪力墙结构在超越设防烈度的罕遇地震作用下的转换梁进行破坏分析,探究其破坏规律。
【关键词】：转换梁 子模型 罕遇地震 混凝土损伤塑性模型
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU398.2
【目录】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-14
• 主要符号14-15
• 1 绪论15-25
• 1.1 转换层结构概述15-18
• 1.2 梁式转换结构研究现状及发展趋势18-21
• 1.2.1 梁式转换结构研究现状18-20
• 1.2.2 梁式转换结构的发展趋势20-21
• 1.3 有限元子模型分析方法的研究现状21-22
• 1.4 本文的主要研究内容22-25
• 2 有限元子模型技术及材料信息25-43
• 2.1 有限单元法及单元类型选取25-29
• 2.1.1 有限单元法简介25
• 2.1.2 本文模型中单元类型的选取25-29
• 2.2 子模型技术及其在ABAQUS中的应用29-37
• 2.2.1 有限元子模型技术原理29-34
• 2.2.2 子模型技术应用实例34-37
• 2.3 用于弹塑性计算的混凝土本构模型37-41
• 2.3.1 混凝土本构模型介绍37-38
• 2.3.2 本文选取的混凝土本构模型38-41
• 2.4 本章小结41-43
• 3 部分框支剪力墙转换结构的地震弹性时程分析43-71
• 3.1 结构方案信息43-45
• 3.2 结构有限元模型分析准备45-49
• 3.2.1 结构模态分析45-46
• 3.2.2 地震波的选取46-49
• 3.3 整体模型宏观性能指标分析49-55
• 3.4 子模型分析55-56
• 3.5 整体模型与子模型分析结果对比56-70
• 3.5.1 位移对比56-59
• 3.5.2 应力对比59-69
• 3.5.3 误差分析69-70
• 3.6 本章小结70-71
• 4 部分框支剪力墙转换结构的弹塑性时程分析71-115
• 4.1 整体模型宏观性能指标分析71-78
• 4.1.1 地震波及材料信息71-73
• 4.1.2 宏观性能指标分析73-78
• 4.2 子模型与整体模型弹塑性计算结果对比78-84
• 4.2.1 位移对比78-79
• 4.2.2 应变对比79-84
• 4.3 设防烈度罕遇地震作用下的转换梁性能分析84-105
• 4.3.1 转换梁损伤判断标准84-85
• 4.3.2 Taft波下的转换梁损伤分析85-93
• 4.3.3 El-Centro波下的转换梁损伤分析93-99
• 4.3.4 人工地震波下的转换梁损伤分析99-105
• 4.3.5 转换梁损伤规律总结105
• 4.4 超越设防烈度地震作用下的转换梁破坏分析105-113
• 4.5 本章小结113-115
• 5 结论与展望115-119
• 5.1 结论115-116
• 5.2 本文创新点116
• 5.3 展望116-119
• 致谢119-121
• 参考文献121-124

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本文编号：1071059