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钢筋混凝土双曲抛物面薄壳结构力学性能研究

作　者: 郝维平
导　师: 卓新
学　校: 浙江大学
专　业: 结构工程
关键词: 钢筋混凝土 薄壳 双曲抛物面 构形 边梁 静力性能 预应力 动力性能
分类号: TU375
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 117次
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内容摘要


为研究现浇钢筋混凝土双曲抛物面结构的性能,本文对单块单倾扭壳、单块双倾扭壳和星海音乐厅双曲抛物面壳体的构形、边梁作用、预应力影响、动力性能等进行深入研究。采用应力-应变、应力-裂缝宽度、应力-断裂能等不同的模型来表述混凝土拉伸硬化性能,分别采用实体单元和壳单元,利用ANSYS和ABAQUS对双向板、单向板和双曲抛物面薄壳的结构性能进行分析,并将弧长法、显式动力分析结果与实验进行对比,得出接近的结果。对双曲抛物面中的特例单块单倾扭壳、单块双倾扭壳采用不同的矢高或扭曲率,研究该因素对结构极限承载力的影响。通过分析得出影响结构极限状态的主要是受拉裂缝,钢筋一般较难屈服。在星海音乐厅双曲抛物面壳体模型中通过引入不同高度和宽度的边梁,研究边梁尺寸对结构极限承载力的影响。对施加预应力后单块单倾扭壳和单块双倾扭壳进行分析,得出无边梁和有边梁壳体的结构刚度、自振频率和自振模态等动力特性的变化规律。利用隐式动力分析方法对是否有边梁、是否施加预应力的结构进行动力时程分析,对比其在地震作用下的结构性能。结果表明,双曲抛物面薄壳结构在合适边梁尺寸的协同工作下,可以达到较好的性能。

全文目录


致谢  4-5
摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
目次  7-10
第一章 绪论  10-24
  1.1 引言  10-11
  1.2 钢筋混凝土非线性有限元分析概况  11-15
    1.2.1 混凝土的裂缝的模拟  11-12
    1.2.2 混凝土材料的本构模型  12-14
    1.2.3 钢筋混凝土的有限元模型  14-15
  1.3 壳体基本理论  15-18
    1.3.1 基本假设  15
    1.3.2 薄壳的内力  15-17
    1.3.3 壳体有限元分析  17-18
  1.4 本文的研究背景  18-22
    1.4.1 钢筋混凝土薄壳结构工程概况  18-19
    1.4.2 钢筋混凝土薄壳研究现状  19-21
    1.4.3 钢筋混凝土薄壳结构施工现状  21-22
  1.5 本文的主要研究工作  22-24
第二章 板壳结构弹塑性与弹性分析对比  24-42
  2.1 引言  24
  2.2 双向板的有限元分析  24-33
    2.2.1 混凝土单轴应力-应变关系  24-26
    2.2.2 弹塑性有限元分析  26-32
    2.2.3 弹性分析及对比  32-33
  2.3 单向板的有限元分析  33-37
    2.3.1 弹塑性有限元分析  34-37
    2.3.2 弹性分析及对比  37
  2.4 壳的有限元分析  37-40
    2.4.1 弹塑性有限元分析  38-39
    2.4.2 弹性分析及对比  39-40
  2.5 本章小结  40-42
第三章 双曲抛物面薄壳结构几何构形分析  42-67
  3.1 双曲抛物面几何特征  42-44
  3.2 双曲抛物面薄壳结构形体分析  44-53
    3.2.1 单块单倾扭壳  44-49
    3.2.2 单块双倾扭壳  49-53
  3.3 边梁高度对极限承载力的影响  53-61
    3.3.1 边梁处理方法  54-55
    3.3.2 竖向荷载作用下  55-58
    3.3.3 水平荷载作用下  58-61
  3.4 边梁宽度对极限承载力的影响  61-65
    3.4.1 竖向荷载作用下  61-63
    3.4.2 水平荷载作用下  63-65
  3.5 本章小结  65-67
第四章 预应力双曲抛物面薄壳动力性能分析  67-79
  4.1 引言  67
  4.2 预应力对极限承载力的影响  67-70
    4.2.1 无边梁壳体  67-69
    4.2.2 有边梁壳体  69-70
  4.3 双曲抛物面薄壳动力性能  70-71
    4.3.1 单块单倾扭壳  71
    4.3.2 单块双倾扭壳  71
  4.4 双曲抛物面薄壳结构动力时程分析  71-77
    4.4.1 单向地震作用  71-75
    4.4.2 双向地震作用  75-77
  4.5 本章小结  77-79
第五章 结论与展望  79-81
  5.1 结论  79-80
  5.2 展望  80-81
参考文献  81-84
作者简历及在学期间所取得的科研成果  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
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