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主余震作用下钢筋混凝土框架柱的动力性能研究
作 者: 陈佳斌
导 师: 刘鸣
学 校: 长安大学
专 业: 结构工程
关键词: 钢筋混凝土框架柱 主震 余震 地震序列 ABAQUS
分类号: TU375
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
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内容摘要
钢筋混凝土框架结构是我国工业与民用建筑中常用的结构形式,一直是国内外进行结构抗震研究的主要对象之一。已有震害调查表明:一次地震活动中,主震前后会伴有大量的余震、小震发生,多数建筑在主震作用下出现损伤破坏但尚未倒塌,而在余震作用下往往最终发生倒塌破坏。目前,在抗震研究工作中主要考虑的是单次主震的作用,对主余震地震序列可能会造成建筑物的破坏尚未进行深入研究。本文重点分析主余震作用下混凝土结构特别是钢筋混凝土框架柱的破坏过程及破坏特点。为了准确的预测和模拟钢筋混凝土框架柱在主余震作用下的破坏现象,本文运用ABAQUS有限元计算软件结合混凝土塑性损伤模型对地震作用下钢筋混凝土框架柱进行弹塑性动力时程分析,计算得到结构在主余震荷载作用下的破坏状态。比较了小震+主震+余震与主震+余震+小震在不同地震动组合输入下钢筋混凝土框架柱破坏程度的异同。通过分析得到:结构在地震荷载的作用下,整体破坏情况随地震动输入增大而增大,结构经历主震破坏后,余震的作用使结构破坏进一步加深;在主余震组合情况下,当较小峰值的加速度时程作为前震时结构整体耗能较其作为余震时小;建筑物不同的破坏程度跟地震波到来时的序列有关。三种工况中,极限位移都发生在主震阶段。余震+主震的地震序列比主震+余震对构件的承载力增加了23﹪。
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全文目录
摘要 4-5 Abstract 5-10 第一章 绪论 10-18 1.1 引言 10 1.2 钢筋混凝土柱受震破坏特点 10-14 1.2.1 钢筋混凝土柱受震破坏特点 10-13 1.2.2 静力弹塑性分析方法和动力弹塑性分析方法的差别 13-14 1.3 国内外研究现状 14-16 1.4 钢筋混凝土柱研究存在的问题和本文的研究工作 16-18 1.4.1 钢筋混凝土柱研究存在的问题 16 1.4.2 本文的研究工作 16-18 第二章 地震作用下钢筋混凝土框架柱非线性动力分析 18-25 2.1 引言 18 2.2 弹塑性动力分析的步骤 18-24 2.2.1 结构的恢复力特征曲线 18-19 2.2.2 结构的运动微分方程 19-22 2.2.3 结构运动微分方程的求解 22-24 2.3 本章小结 24-25 第三章 ABAQUS 非线性有限元理论 25-45 3.1 引言 25-26 3.2 材料的本构关系 26-30 3.2.1 混凝土本构关系 26-29 3.2.2 钢材本构关系 29-30 3.3 ABAQUS 有限元模型 30-39 3.3.1 混凝土损伤塑性模型 30-36 3.3.2 有限单元 36-39 3.4 非线性方程的求解 39-43 3.4.1 ABAQUS 非线性来源 39-41 3.4.2 非线性方程的求解 41-43 3.5 本章小结 43-45 第四章 钢筋混凝土框架柱有限元分析合理性验证 45-54 4.1 钢筋混凝土柱试验研究 45-46 4.1.1 试件的几何尺寸 45 4.1.2 材料性能 45-46 4.2 钢筋混凝土柱有限元分析基本假定 46 4.3 有限元分析合理性验证 46-53 4.3.1 单元类型 46-47 4.3.2 材料模型 47-48 4.3.3 建立模型 48-49 4.3.4 施加荷载并求解 49-50 4.3.5 有限元计算结果和试验结果比较 50-53 4.4 本章小结 53-54 第五章 主余震作用下钢筋混凝土框架柱破坏分析 54-70 5.1 地震序列 54-55 5.2 试件和试件加载描述 55-60 5.2.1 试件描述 55-56 5.2.2 试件加载描述 56-60 5.3 建立有限元模型 60-62 5.3.1 单元类型 60 5.3.2 材料模型 60-61 5.3.3 建立有限元模型 61-62 5.4 有限元计算结果分析 62-69 5.4.1 有限元实验结果与分析 62-68 5.4.1.1 破坏过程Ⅰ 62-63 5.4.1.2 系列Ⅰ 63-64 5.4.1.3 破坏过程Ⅱ 64 5.4.1.4 系列Ⅱ 64-65 5.4.1.5 破坏过程Ⅲ 65-68 5.4.2 小结 68-69 5.5 本章小结 69-70 第六章 总结与展望 70-72 6.1 总结 70 6.2 展望 70-72 参考文献 72-76 致谢 76
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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
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