水平双向循环加载下加腋梁式框支短肢剪力墙结构性能研究

发布时间：2017-08-11 02:28

  本文关键词：水平双向循环加载下加腋梁式框支短肢剪力墙结构性能研究

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【摘要】：现阶段,国内外针对框支短肢剪力墙下的加腋梁式转换结构做了大量的试验和数值模拟研究。但由于各种研究试验和试件,只存在于在单榀结构和局部构件节点的试验研究,对于以空间整体的框支短肢剪力墙加腋梁式转换结构为对象的研究,国内外较少。因此不能完全揭示出空间整体结构的抗震性能及变化规律。本次研究利用有限元软件ABAQUS衍化到空间整体的框支短肢剪力墙加腋梁式转换结构,并且对空间整体结构进行了竖向荷载下的单调加载和水平单向或水平双向的低周期往复拟动力共同加载。本文首先将空间整体结构模拟得出的结果与已有的实验做对比分析,验证本次模拟分析的可靠性和正确性。然后,改变结构的力学参数轴压比和结构的几何参数肢厚比、加腋角,进一步得出这些参数变量对空间整体的框支短肢剪力墙加腋梁式转换结构抗震性能的影响规律。本文重点针对空间整体的框支短肢剪力墙加腋梁式转换结构的骨架曲线、滞回曲线,延性系数和破坏过程及形态这几方面进行了研究分析,得出的主要结论有:1)在竖向荷载下的单调加载和水平单向或水平双向的低周期往复拟动力共同加载下的空间整体框支短肢剪力墙加腋梁式转换结构具有良好的抗震性能。其中包括结构的破坏机制合理,骨架峰值高且下降段平稳,延性好,耗能能力强,竖向刚度连续,无薄弱层现象;2)空间整体框支短肢剪力墙加腋梁式转换结构的短肢剪力墙轴压比在0.1~0.4时,违背正常破坏机制,柱铰先于梁铰出现,整体结构因柱根位置破坏严重而至使整体结构抗侧力失效。同时得出空间整体框支短肢剪力墙加腋梁式转换结构的短肢剪力墙轴压比在0.55时,具有较好的抗震性能。其中主要包括较高的极限承载力,较大的位移延性系数,和较平缓的刚度退化速率。3)空间整体框支短肢剪力墙加腋梁式转换结构的短肢剪力墙肢厚比为6时,整体结构的抗震性能最佳。研究中,肢厚比较大时,虽然可使整体结构具有较高的承载力、较大的延性系数和较大的初始刚度,但在整体结构屈服之后刚度退化速率急剧增大,不利于抗震。肢厚过小时,未出现梁铰且柱根位置破坏严重,违背正常破坏机制,也不利于抗震。4)空间整体框支短肢剪力墙加腋梁式转换结构的转换梁加腋角度为16°时整体结构的抗震性能最佳。研究中,加腋角度为0°时整体结构的抗侧刚度,破坏荷载等均较小。当加腋角度为30°时空间整体结构的框支柱柱根位置的混凝土破坏程度较为严重而且先于转换梁破坏。
【关键词】：空间整体结构 框支短肢剪力墙结构 加腋 转换梁 双向低周加载
【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3-4
• 英文摘要4-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 引言9
• 1.2 高层建筑转换结构概述9-11
• 1.2.1 转换结构的发展和特点9-10
• 1.2.2 转换结构的主要结构形式10-11
• 1.3 框支短肢剪力墙结构概述11-14
• 1.3.1 短肢剪力墙结构的发展11-12
• 1.3.2 框支短肢剪力墙结构的特点12-13
• 1.3.3 框支短肢剪力墙结构的研究现状13
• 1.3.4 本文研究问题的提出13-14
• 1.4 本文的研究方法与思路14-15
• 1.4.1 本文研究的方法14
• 1.4.2 本文研究的思路14-15
• 1.5 本文的研究背景与目的15-19
• 1.5.1 本文的研究背景15-16
• 1.5.2 本文的研究目的16-19
• 2 钢筋混凝土结构非线性分析的基本原理19-25
• 2.1 引言19
• 2.2 混凝土本构模型的选取19-24
• 2.2.1 混凝土塑性损伤模型19-21
• 2.2.2 混凝土本构模型21-22
• 2.2.3 混凝土损伤因子计算22-23
• 2.2.4 模型其他参数设置23-24
• 2.3 钢筋本构模型的选取24-25
• 3 试件试验简介及有限元分析模型25-37
• 3.1 试件W8-A～W8-3 试验情况简介25-32
• 3.1.1 试验试件的截面尺寸25
• 3.1.2 试验试件的配筋设计25-29
• 3.1.3 试验试件的混凝土材料数据29-30
• 3.1.4 试验试件的钢筋材料数据30-32
• 3.2 有限元分析模型32-36
• 3.2.1 加载制度设置32-34
• 3.2.2 结构的构件边界条件34
• 3.2.3 试件的有限元模型34-35
• 3.2.4 模型网格划分和单位规定35-36
• 3.2.5 软件及单元36
• 3.3 本章小结36-37
• 4 有限元分析结果与试验研究结果的分析对比37-91
• 4.1 ABAQUS输出结果说明37-38
• 4.2 试件W8-A试验结果与有限元分析结果对比与分析38-55
• 4.2.1 试件W8-A骨架曲线对比与分析38-41
• 4.2.2 试件W8-A滞回曲线对比与分析41-43
• 4.2.3 试件W8-A延性系数对比与分析43-45
• 4.2.4 试件W8-A破坏过程对比分析45-51
• 4.2.5 构件W8-A破坏形态与受力机理分析51-55
• 4.3 试件W8-B试验结果与有限元分析结果对比与分析55-72
• 4.3.1 试件W8-B骨架曲线对比与分析56-58
• 4.3.2 试件W8-B滞回曲线对比与分析58-60
• 4.3.3 试件W8-B延性系数对比与分析60-61
• 4.3.4 试件W8-B破坏过程对比分析61-68
• 4.3.5 试件W8-B破坏形态与受力机理分析68-72
• 4.4 试件W8-C试验结果与有限元分析结果对比与分析72-90
• 4.4.1 试件W8-C骨架曲线对比与分析72-75
• 4.4.2 试件W8-C滞回曲线对比与分析75-77
• 4.4.3 试件W8-C延性系数对比与分析77-78
• 4.4.4 试件W8-3 破坏过程对比分析78-85
• 4.4.5 试件W8-C破坏形态与受力机理分析85-90
• 4.5 本章小节90-91
• 5 该类转换结构抗震性能的有限元分析91-139
• 5.1 引言91-92
• 5.1.1 混凝土材料选用91-92
• 5.1.2 钢筋材料选用92
• 5.2 不同短肢剪力墙轴压比下抗震性能的有限元分析92-109
• 5.2.1 构件骨架曲线与P-Δ 滞回曲线分析93-97
• 5.2.2 构件等效屈服荷载、峰值荷载及强屈比分析97-100
• 5.2.3 构件等效屈服位移、破坏位移及位移延性系数分析100-102
• 5.2.4 构件初始阶段刚度与刚度退化分析102-105
• 5.2.5 构件破坏特征及破坏机制分析105-109
• 5.3 不同短肢剪力墙肢厚比下抗震性能的有限元分析109-123
• 5.3.1 构件骨架曲线与P-Δ 滞回曲线分析110-113
• 5.3.2 构件等效屈服荷载、峰值荷载及强屈比分析113-116
• 5.3.3 构件等效屈服位移、破坏位移及位移延性系数分析116-118
• 5.3.4 构件初始阶段刚度与刚度退化分析118-121
• 5.3.5 构件破坏特征及破坏机制分析121-123
• 5.4 不同转换梁加腋角度下抗震性能的有限元分析123-137
• 5.4.1 构件骨架曲线与P-Δ 滞回曲线分析124-126
• 5.4.2 构件等效屈服荷载、峰值荷载及强屈比分析126-129
• 5.4.3 构件等效屈服位移、破坏位移及位移延性系数分析129-131
• 5.4.4 构件初始阶段刚度与刚度退化分析131-134
• 5.4.5 构件破坏特征及破坏机制分析134-137
• 5.5 本章小结137-139
• 6 结论与展望139-141
• 6.1 本文主要完成的研究工作139
• 6.2 本文研究工作的主要结论139-140
• 6.3 后续研究工作展望140-141
• 致谢141-143
• 参考文献143-146

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