基于ABAQUS的平面RC框架节点单元的开发和应用

发布时间：2020-10-31 06:20

　　 钢筋混凝土框架结构中的梁柱节点是整个结构中最复杂的传力枢纽,在过去的几十年里,已经有众多学者对节点的传力机制做了大量研究和探讨,在数值仿真上也相继出现了不同的节点模型,对节点的有限元模拟也不断精确,这使得在对整体框架进行结构分析时考虑节点的影响成为可能。在这些节点模型中,Lowes和Mitra提出的超级单元较为准确高效,但是模型中的剪切块定参方法较为复杂,并且不同学者用于定参的方法也不全相同,这在一定程度上限制了节点模型的广泛应用。为此,本文在原有超级单元的基础上,基于平面8节点单元,提出了一个新的RC框架梁柱节点单元,从一定程度上解决了原模型使用时定参困难的问题,并且将该模型用于整榀框架分析时无需针对不同的节点进行单独定参,相对更为高效。具体来讲,本文主要的工作如下:(1)详细地介绍了目前的各种节点单元模型,并确定了以超级单元为基础进行新单元的开发;(2)主要从新单元的构成,平衡关系,物理关系,节点抗力等几个方面做了推导。相对课题组原先提出的节点单元,新单元可以考虑梁柱和节点间因混凝土开裂导致的剪切刚度和强度的降低,同时本文单元计算过程的数据是闭合的,无需依赖梁柱的长度即可进行运算。因此,本文单元有更好和更稳定的数值表现。(3)以ABAQUS作为分析平台,介绍了节点单元在该平台上的二次开发,并选取了2011年清华大学钢筋混凝土结构拟静力试验作为模拟对象,将几种不同的数值模型的结果和试验结果对比,讨论了ABAQUS的建模方法和钢筋混凝土本构模型的选取对模拟精度的影响,并对本文单元的有效性做了简单验证。同时通过对两榀框架的模拟,研究了节点损伤对整体框架精细分析的具体影响。(4)选取了广泛的梁柱节点试验对本文所建立的单元进行了大量的模拟验证。从模拟结果上看,本文提出的节点单元是有效并具有一定适用性的,对各种不同截面形式和配筋的边节点、中间节点都能很好地做出预测,特别是对节点在低周往复荷载下的滞回耗能描述得较为准确;但同时有些案例也指出本文单元在应用时存在一定的局限性,主要体现在对低配箍率的节点预测不太准确,本文对这种例外情况也做出了分析和解释。
【学位单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU375.4
【部分图文】：

基于 ABAQUS 的平面 RC 框架节点单元的开发和应用在实际地震中，节点受力机理十分复杂，破坏形态也不全相同，见图 1.2。节点区域的破坏主要以抗剪强度不足造成的剪切破坏为主，此时节点核心区产生斜向对角的贯通裂缝，节点区内箍筋屈服，外鼓甚至崩断。如果节点区域的剪力很大，混凝土还可能会早于钢筋发生破坏。此外，节点核心区也可能因构造措施不当而引起破坏，这类破坏主要以节点配箍率太低而引起的脆性破坏为主。如果核心区的钢筋过密，也可能因为影响混凝土浇注质量，从而间接地造成节点的剪切破坏。

混凝土还可能会早于钢筋发生破坏。此外，节点核心区也可能因构造措施不当而引起破坏，这类破坏主要以节点配箍率太低而引起的脆性破坏为主。如果核心区的钢筋过密，也可能因为影响混凝土浇注质量，从而间接地造成节点的剪切破坏。图 1.1 汶川地震节点破坏两例

图 1.3 荷载—变形滞回曲线模型图 1.4 粘结滑移材料模型 图 1.5 剪切块材料模型级单元模型相对其他模型而言，在组成上非常直观易懂，并且在 O了大量用户的检验，有较好的模拟效果。该模型后续也不断地被不改进，详见 1.4.2 节。目前该模型及其衍生的一系列模型主要存在区的剪切块定参较为复杂，并且不同学者采用的定参方法也不尽 等人是根据 MCFT 理论，利用有限元方法计算核心区的剪力和剪切
【参考文献】

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本文编号：2863565