学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

带填充墙框架结构非线性有限元分析

作　者: 周海水
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水平荷载非线性静力弹塑性分析薄弱层时程分析
分类号: TU323.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 179次
引　用: 5次
阅　读: 论文下载

内容摘要

填充墙框架结构体系是一种工程上应用十分普遍的结构体系,该结构常采用砖墙、砌块砌体或其他材料进行房间分隔或外部围护。在以往的结构设计中不考虑填充墙对框架结构刚度及受力等各方面的影响,而事实上是由于填充墙的存在,框架结构的受力性能、质量、刚度、自振周期以及整体变形和位移,与纯框架都会有较大的不同。特别是由于填充墙的不当布置而造成结构在竖向产生薄弱层,当结构遭遇地震时,结构往往是由于薄弱层先发生破坏而导致整个结构倒塌,这对结构的抗震是及为不利的。目前,虽然国内外的学者对其进行了许多研究,但是总的来说,研究还是处于初步阶段,仍需要做大量的工作。本文展开了如下工作:本文首先介绍了课题研究的背景和重要性、填充墙框架结构常见的破坏形态,然后详细的介绍了本文所使用的有限元模型以及混凝土、钢筋、砌体的本构关系以及本文所使用到的ANSYS单元,并模拟了一试验结果,模拟结果与试验结果比较吻合说明所使用模型是比较合适的。本文建立了一单跨单层钢筋混凝土框架结构,通过改变填充墙墙体的厚度以及墙体开洞大小、洞口的位置等来分析填充墙对框架结构的的刚度、极限承载力、框架结构的受力情况以及延性等方面与纯钢筋混凝土框架结构进行了对比分析,并且得出了开通窗情况下框架柱剪力的简化计算公式。对由于填充墙的布置不当而造成结构的上下层刚度不规则填充墙框架结构进行了三向地震作用下的分析,分析了填充墙对结构的周期、频率的影响;分析了当薄弱层在不同的层数时填充墙对结构的层最大位移以及层间位移的影响。最后用有限元软件MIDAS对计算结果进行了验算。本文为工程设计、施工提供了一定的指导意义。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第1章绪论  9-18
  1.1 前言  9
  1.2 带填充墙框架结构的破坏形态  9-12
    1.2.1 带填充墙结构的短柱破坏  9-10
    1.2.2 带填充墙结构的薄弱层破坏  10-11
    1.2.3 带填充墙结构的扭转破坏  11-12
    1.2.4 填充墙体的破坏  12
  1.3 填充墙对结构的承载力和侧向刚度的影响  12-15
    1.3.1 侧向荷载作用下结构的承载力影响因素  12-14
    1.3.2 侧向荷载作用下结构的刚度影响因素  14-15
  1.4 带填充墙框架结构的研究现状  15-16
  1.5 本文主要研究目的与研究内容  16-18
    1.5.1 本文主要研究目的  16-17
    1.5.2 本文研究内容  17-18
第2章有限元模型分析方法及模型验证  18-38
  2.1 有限元分析方法简介  18-19
  2.2 有限单元法模型  19-21
    2.2.1 整体式模型  19-20
    2.2.2 组合式模型  20
    2.2.3 分离式模型  20-21
  2.3 钢筋混凝土非线性基本知识及材料的本构关系  21-26
    2.3.1 材料非线性  22-23
    2.3.2 接触非线性  23-24
    2.3.3 混凝土本构关系  24-25
    2.3.4 钢筋本构关系  25
    2.3.5 砌体本构关系  25-26
  2.4 混凝土破坏准则  26-28
  2.5 本文所用单元简介  28-32
    2.5.1 Solid65单元  28-29
    2.5.2 link8单元  29-30
    2.5.3 接触单元─TARGE169/CONTA173  30-31
    2.5.4 beam188、shell63单元  31-32
  2.6 填充墙框架结构ANSYS模型验证  32-37
    2.6.1 算例1  32
    2.6.2 有限元模型的建立及非线性求解相关参数的设置  32-34
    2.6.3 计算结果分析  34-37
  2.7 小结  37-38
第3章开洞填充墙框架结构有限元分析  38-64
  3.1 有限元模型的建立  38-39
  3.2 柱间开通窗填充墙框架结构分析  39-51
    3.2.1 结构剪力计算公式推导  40-41
    3.2.2 水平荷载作用下填充墙对结构内力影响计算结果与分析  41-45
    3.2.3 水平荷载作用下结构各阶段变形与极限承载力分析  45-49
    3.2.4 结构裂缝分布情况分析  49-51
  3.3 开门洞、窗洞填充墙框架结构分析  51-60
    3.3.1 水平荷载作用下填充墙对结构内力影响计算结果与分析  52-54
    3.3.2 水平荷载作用下结构各阶段变形与极限承载力分析  54-58
    3.3.3 结构裂缝分布情况分析  58-60
  3.4 不同开洞方式填充墙对结构刚度的贡献率分析  60-63
    3.4.1 填充墙对结构刚度的贡献  60-61
    3.4.2 计算结果分析  61-63
  3.5 本章小结  63-64
第4章竖向刚度不规则的填充墙框架结构有限元分析  64-89
  4.1 概述  64-65
  4.2 竖向刚度不规则填充墙框架结构有限元分析  65-69
    4.2.1 有限元模型的建立  65-67
    4.2.2 地震波的选择  67-69
    4.2.3 各模型的周期和固有频率分析  69
  4.3 计算结果分析  69-78
    4.3.1 不同模型位移(加速度)─时间曲线图比较分析  69-73
    4.3.2 不同模型层位移比较分析  73-75
    4.3.3 考虑填充墙刚度退化对结构位移的影响分析  75-77
    4.3.4 几种结果对比分析  77-78
  4.4 填充墙对框架结构周期的影响  78-81
  4.5 计算结果验算  81-87
    4.5.1 MIDAS软件简介  81-82
    4.5.2 本节所采用有限元单元  82
    4.5.3 计算结果对比分析  82-87
  4.6 本章小结  87-89
第5章结论与展望  89-91
  5.1 结论  89-90
  5.2 展望  90-91
致谢  91-92
参考文献  92-95
攻读学位期间的研究成果  95

带填充墙框架结构非线性有限元分析

内容摘要

全文目录

相似论文