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水平荷载作用下带填充墙RC框架结构非线性分析

作 者: 蒲秀娟
导 师: 贾益纲
学 校: 南昌大学
专 业: 结构工程
关键词: 填充墙 框架结构 有限元 非线性 静力弹塑性分析 薄弱层
分类号: TU375.4
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 116次
引 用: 3次
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内容摘要


填充墙钢筋混凝土框架结构是一种广应用于住宅、商业、办公等场所的结构体系。此结构形式使用空间大,结构布置灵活,可根据需要布置墙体,分割空间,适应性强。做结构设计时,规范推荐将梁柱考虑为主要的受力构件,将墙体仅作为荷载形式考虑。这种计算方法使结构的设计受力情况与实际的受力情况不符合,布置墙体不仅增大了结构所受荷载,也会对梁柱产生约束,改变结构的内力。纵多研究表明,填充墙对结构的承载力,变形,侧移刚度,延性等方面造成影响。本文运用ANSYS建模,通过模拟分析了一榀单层单跨填充墙框架模型,并与实验对比,取得合理的分析参数和单元。在此基础上,建立一榀单层双跨填充墙框架模型,运用ANSYS非线性分析了解填充墙高度、厚度、墙体材料、砌筑方式和梁柱线刚度对框架的内力、变形、破坏形式、刚度等方面的影响;本文还建立了一榀单跨三层的填充墙框架模型,运用ANSYS模态分析,了解填充墙对框架的自震周期、频率和刚度的影响,运用ANSYS非线性分析了解,竖向不均匀布置墙体形成的刚度薄弱层对框架侧移刚度的影响,找出最不利的布置形式。在结构设计时,可参照本文的研究结论,慎重考虑会对结构带来严重不利影响的因素,选取有利的填充墙布置形式。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第1章 引言  8-17
  1.1 前言  8
  1.2 研究现状  8-10
  1.3 填充墙框架结构的破坏形态  10-13
    1.3.1 填充墙框架结构的短柱破坏  10-11
    1.3.2 填充墙框架结构的薄弱层破坏  11-12
    1.3.3 填充墙框架结构的扭转破坏  12-13
    1.3.4 填充墙墙体体的破坏  13
  1.4 填充墙对框架结构的影响及影响因素  13-15
  1.5 本文研究目的与主要研究内容  15-17
    1.5.1 本文主要研究目的  15-16
    1.5.2 本文研究内容  16-17
第2章 有限元分析方法及模型验证  17-36
  2.1 有限元分析方法简介  17-18
    2.1.1 有限元法的分析步骤  17-18
    2.1.2 有限元法的优点  18
  2.2 有限单元法的分析模型  18-20
    2.2.1 整体式模型  18
    2.2.2 组合式模型  18-19
    2.2.3 分离式模型  19-20
  2.3 钢筋混凝土非线性基本知识  20-22
    2.3.1 几何非线性  20
    2.3.2 材料非线性  20-21
    2.3.3 接触非线性  21-22
  2.4 钢筋混凝土本构关系和破坏准则  22-27
    2.4.1 混凝土本构关系  22-24
    2.4.2 混凝土的破坏准则  24-25
    2.4.3 钢筋本构关系  25-26
    2.4.4 砌体本构关系  26-27
  2.5 本文所用单元简介  27-30
    2.5.1 Solid45单元  27
    2.5.2 Solid65单元  27-28
    2.5.3 link8单元  28-29
    2.5.4 接触单元—TARGE169/CONTA173  29-30
  2.6 模型验证  30-36
    2.6.1 模型介绍  30
    2.6.2 有限元模型的建立及非线性求解相关参数的设置  30-33
    2.6.3 计算结果分析  33-36
第3章 单层双跨填充墙框架结构非线性分析  36-62
  3.1 有限元模型简介  36-37
  3.2 填充墙高度对框架抗侧性能的影响  37-48
    3.2.1 填充墙高度对结构内力影响  37-42
    3.2.2 结构裂缝发展情况分析  42-44
    3.2.3 不同墙高时框架梁柱中钢筋应力分析  44-45
    3.2.4 墙体高度对框架承载力和位移的影响  45-46
    3.2.5 填充率的影响  46-47
    3.2.6 墙体高度对结构侧移刚度的影响  47-48
  3.3 墙体厚度对框架侧移性能的影响  48-52
    3.3.1 墙体厚度对结构承载力和位移的影响  48-50
    3.3.2 不同填充墙厚度的框架模型破坏过程  50-51
    3.3.3 不同填充墙厚度框架结柱的内力情况  51-52
  3.4 墙体材料和墙体砌筑方式的影响  52-55
    3.4.1 模型介绍  52
    3.4.2 不同填充墙材料的填充墙框架非线性分析  52-54
    3.4.3 不同砌筑方式的填充墙框架非线性分析  54-55
  3.5 梁柱线刚度比的影响  55-60
    3.5.1 不同柱的线刚度填充墙框架非线性分析  56-58
    3.5.2 改变中柱线刚度对结构侧移刚度的影响  58-59
    3.5.3 不同梁线刚度模型非线性分析  59-60
  3.6 本章小结  60-62
第4章 薄弱层对框架的影响  62-78
  4.1 模型介绍  62-64
  4.2 模态分析  64-69
    4.2.1 模态分析的基础知识和参数设置  64-65
    4.2.2 模态分析中所用公式的推导  65-66
    4.2.3 模型的频率和周期  66-67
    4.2.4 各模型的X向平动振型分析  67-69
  4.3 非线性分析  69-77
    4.3.1 各模型的裂缝发展过程分析  69-72
    4.3.2 墙体的不同布置对结构钢筋屈服的影响  72-76
    4.3.3 各模型的极限承载力和变形分析  76-77
  4.4 本章小结  77-78
第5章 结论与展望  78-81
  5.1 结论  78-79
  5.2 展望  79-81
致谢  81-82
参考文献  82-84
攻读学位期间的研究成果  84

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 混凝土结构、钢筋混凝土结构 > 钢筋混凝土结构 > 框架
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