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分散筒结构性能及典型墙梁节点钢筋滑移分析

作　者: 王春光
导　师: 蒋济同
学　校: 中国海洋大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 分散筒结构体系性能优势工程量有限元模拟钢筋锚固
分类号: TU399
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

分散筒结构体系——以一系列相对尺寸较小的筒体分散到结构四周作为承重构件,通过梁板构件将分散的筒体结构组合起来构成整体,提供抗侧力。其作为一种新的结构体系概念,总结了各传统建筑结构体系的优缺点,可以有效克服传统结构的不足。本文通过对分散筒结构的整体性能分析以及典型墙梁节点的ANSYS数值模拟,对分散筒结构的性能以及典型墙梁节点的构造方法做出一定的分析研究。首先,本文通过ETABS与SATWE两种计算软件对分散筒结构的静力及动力分析,推荐计算软件SATWE.其次,通过对同一建筑的分散筒结构布置与剪力墙结构布置的静力及动力弹塑性时程分析对比,验证了分散筒结构的在静力荷载以及地震作用下的性能优势。并以50m,100m,150m,200m四种典型高度的两种结构形式工程量的对比,推荐分散筒结构的经济适用高度：在100m以上的高层建筑结构中更具有经济优势。之后,利用ANSYS对典型的墙梁节点的钢筋锚固问题做初步的数值模拟,提出了在弯矩作用下的三种解决薄墙—梁节点钢筋锚固不足的措施：(1)加与剪力墙等宽的明梁；(2)布置短于剪力墙长度的明梁；(3)将钢筋锚入板对面楼板。最后,对本文的研究工作进行了总结,给出了研究中的一些结论,并指出进一步研究工作中亟待解决的问题。本文的创新性及实际意义在于：对分散筒结构体系模型进行较全面的静力和动力分析及抗震验算,并对结构进行了弹塑性时程分析,为分散筒体系进一步发展提供数学模型支撑；通过不同计算软件的对比,推荐分析工具；通过对具有相同使用功能的建筑的不同结构方案及不同高度的模型对比,对分散筒结构体系的性能及经济效果做出基本评价,并对本体系墙梁节点的锚固问题提出了一些初步的解决方案,增强此种结构的实践性,更利于开发商接受这一新的结构体系,使分散筒结构体系能够更好的应用于实践。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
1 前言  11-23
  1.1 高层结构发展概况  11-12
  1.2 高层结构设计特点  12-14
  1.3 分散筒体系概念的形成  14-17
  1.4 分散筒结构性能的定性分析  17-18
  1.5 分散筒结构体系的研究现状  18-19
  1.6 本文建筑结构计算所选取的计算软件  19-21
  1.7 本论文的主要工作  21-23
2 分散筒结构计算软件的选取  23-37
  2.1 引言  23
  2.2 不同计算软件的分散筒结构水平风荷载反应  23-25
    2.2.1 分散筒结构计算时的主要参数  23-24
    2.2.2 不同计算软件计算所得的分散筒结构水平风荷载反应的对比  24-25
    2.2.3 小结  25
  2.3 两种计算软件计算所得结构的自振特性对比  25-29
    2.3.1 结构模态分析基本理论  25-28
    2.3.2 两种计算软件计算所得的结构自振周期对比  28
    2.3.3 两种计算软件计算所得的结构层刚度及楼层质量  28-29
  2.4 两种计算软件的分散筒结构抗震分析  29-36
    2.4.1 概述  29-31
    2.4.2 振型分解反应谱法分析  31-35
    2.4.3 结构抗震分析  35-36
  2.5 总结  36-37
3 分散筒与剪力墙结构体系的性能对比  37-51
  3.1 结构方案的优选  37-38
  3.2 分散筒结构与剪力墙结构工程量  38-39
  3.3 高层结构设计需要控制的七个比值  39
  3.4 竖向荷载及水平荷载作用下剪力墙及分散筒结构的性能对比  39-40
    3.4.1 竖向荷载及水平荷载  39
    3.4.2 风荷载作用下两种结构的变形分析  39-40
    3.4.3 小结  40
  3.5 结构的自振特性分析  40-42
    3.5.1 剪力墙及分散筒结构的自振特性计算结果  40-41
    3.5.2 剪力墙及分散筒结构的自振特性计算结果分析  41-42
  3.6 振型分解反应谱法结构抗震分析  42-44
    3.6.1 模型计算参数  42
    3.6.2 振型分解反应谱法结构抗震分析计算结果  42-43
    3.6.3 小结  43-44
  3.7 扭转效应对比  44
  3.8 弹性时程分析方法补充计算  44-49
    3.8.1 时程分析概述  44-46
    3.8.2 输入地震波  46-48
    3.8.3 分散筒结构及剪力墙结构弹性时程分析结果  48-49
    3.8.4 小结  49
  3.9 总结  49-51
4 分散筒结构的罕遇地震动力塑性时程分析  51-55
  4.1 地震波的选用  51-52
  4.2 塑性时程分析时计算过程参数选择  52
  4.3 分散筒结构塑性时程分析结果  52-55
5 分散筒结构与剪力墙结构布置在不同高度的工程量  55-65
  5.1 引言  55
  5.2 16层时两种结构的工程量对比  55
  5.3 30层时两种结构的工程量对比  55-58
    5.3.1 结构优化  56
    5.3.2 工程量统计  56-58
  5.4 45层时两种结构工程量对比  58-61
    5.4.1 结构优化  58-59
    5.4.2 工程量统计  59-61
  5.5 60层时两种结构工程量对比  61-64
    5.5.1 结构优化  61-62
    5.5.2 工程量统计  62-64
  5.6 总结  64-65
6 分散筒结构的典型墙梁节点分析  65-102
  6.1 引言  65-67
  6.2 有限元模型  67-71
    6.2.1 ANSYS混凝土的模拟  67-69
    6.2.2 ANSYS中钢筋的模拟  69-70
    6.2.3 ANSYS中钢筋与混凝土的粘结与滑移的模拟  70-71
  6.3 墙梁正交节点的弹性静力分析  71-74
  6.4 墙梁正交节点的非线性分析  74-78
    6.4.1 剪力墙建模  74
    6.4.2 梁建模  74-75
    6.4.3 混凝土与钢筋的粘结与滑移模拟  75-78
  6.5 ANSYS有限元墙梁节点模型非线性分析结果  78-100
    6.5.1 全长明梁模型及无明梁模型分析结果  78-93
    6.5.2 不同长度明梁模型分析结果  93-99
    6.5.3 钢筋锚入对面楼板模型分析结果  99-100
  6.6 总结  100-102
7 本论文的总结与展望  102-104
  7.1 结论  102-103
  7.2 展望  103-104
参考文献  104-106
致谢  106-107
个人简历  107
发表的学术论文  107

分散筒结构性能及典型墙梁节点钢筋滑移分析

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