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基于ANSYS的ZW墙体静力性能分析

作 者: 刘晓敏
导 师: 祝英杰
学 校: 青岛理工大学
专 业: 结构工程
关键词: ZW剪力墙模型 轴压比 剪跨比 端部加强筋 混凝土强度
分类号: TU398.2
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
下 载: 26次
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内容摘要


本文在对ZW剪力墙体偏心受压和受剪试件的试验分析的基础上,建立了ZW剪力墙墙体的分析模型,并利用大型通用软件ANSYS进行静力性能分析,偏心受压和受剪承载力分析结果与试验结果符合较好,证明了分析模型的正确性。在对ZW偏心受压和受剪剪力墙墙体进行分析的基础上,进行参数扩大化,利用ANSYS程序建立了与试验的试件条件比较符合的不同轴压比剪跨比的ZW剪力墙模型并进行静载分析,探讨混凝土强度、轴压比、剪跨比、纵向加强筋等参数对ZW墙体偏压、抗剪承载力的影响状况。在相同配筋率和轴压比条件下,当混凝土强度等级为C20-C40时,偏心受压试件承载力随着混凝土强度的增大而增大;当混凝土强度等级为C45时,其极限承载力等于C40时的极限承载力,从图形的走势来看,随着混凝土强度的增大,极限承载力的增大有下降的趋势。在相同混凝土强度和配筋率条件下,偏心受压承载力随着轴压比σ/f的增大而增大。轴压比σ/f对受剪承载力的影响为:当σ/f=0.192-0.288时,随着轴压比的增大,试件的受剪承载力提高;当σ/f=0.288-0.320时,试件的破坏形态会改变,破坏时受压起到控制作用,受剪承载力下降。随着剪跨比的增大,试件的抗剪承载力逐步降低:当λ=2.16-2.45时,有端部加强筋作用时,平均下降14.3%,无端部加强筋作用时,平均下降11.3%,剪跨比的影响较大;当λ=2.66-2.94时,有端部加强筋作用时,平均下降6.5%,无端部加强筋作用时,平均下降4.4%,剪跨比的影响不明显。ZW墙体在荷载作用下,钢筋网架对两片混凝土墙体起支撑和连接作用,两片混凝土板能够协调一致的工作,整个受力过程中没有出现墙体分离的现象。钢筋网架中的纵向钢筋可以直接在横截面上承受一定的压力和剪力,从而间接提高了试件的承载力。而且随着配筋率的增大和墙体端部加强钢筋的作用,试件在偏心压力和剪力作用下,承载力都有明显的提高。

全文目录


摘要  9-10
Abstract  10-12
第1章 绪论  12-28
  1.1 引言  12-13
  1.2 目前节能住宅建筑体系简介  13-20
    1.2.1 国外发展状况  13-14
    1.2.2 目前国内主要节能住宅建筑体系  14-20
  1.3 ZW体系  20-25
    1.3.1 ZW体系对混凝土剪力墙外保温体系的改进  21
    1.3.2 ZW体系试件的特点  21-24
    1.3.3 ZW体系试件在墙体保温领域的应用与产业化前景  24-25
  1.4 钢筋混凝土结构非线性有限元分析的研究概况  25-27
  1.5 本文研究的主要内容  27-28
第2章 ZW剪力墙静力试验研究  28-46
  2.1 试件的材料规格  28-29
  2.2 ZW夹芯剪力墙体偏心受压的试验研究  29-36
    2.2.1 试件设计  29-32
    2.2.2 破坏特征及钢筋混凝土应变  32-36
      2.2.2.1 荷载和截面曲率  32
      2.2.2.2 加载过程中钢筋混凝土应变分析  32-35
      2.2.2.3 破坏特征  35-36
    2.2.3 ZW偏心受压试验结论  36
  2.3 ZW夹芯剪力墙体受剪试验研究  36-45
    2.3.1 试验方案及试件设计  36-38
    2.3.2 试件测点布置及破坏形态  38-44
    2.3.3 ZW受剪试验结论  44-45
  2.4 本章小结  45-46
第3章 ZW剪力墙体有限元分析理论及其模型建立  46-69
  3.1 钢筋混凝土非线性有限元理论  46-48
    3.1.1 钢筋混凝土非线性有限元分析的必要性和作用  46-47
    3.1.2 钢筋混凝土非线性有限元分析的基本问题  47-48
  3.2 钢筋混凝土结构有限元分析模型  48-62
    3.2.1 钢筋混凝土结构有限元单元模型  48-50
    3.2.2 钢筋混凝土结构材料的本构关系  50-56
      3.2.2.1 概述  50-53
      3.2.2.2 弹塑性本构模型  53-56
    3.2.3 钢筋混凝土结构材料的破坏准则  56-62
  3.3 基于ANSYS的ZW剪力墙体分析模型的建立  62-68
    3.3.1 基本假定  62
    3.3.2 SOLID65单元介绍和钢筋处理  62-64
    3.3.3 荷载  64
    3.3.4 材料模型  64-65
    3.3.5 单元尺寸  65-66
    3.3.6 施加约束  66
    3.3.7 求解策略  66-67
    3.3.8 收敛准则  67-68
  3.4 本章小结  68-69
第4章 ZW墙体的受压、受剪性能的多参数分析  69-93
  4.1 ZW夹芯剪力墙偏心受压性能分析  69-79
    4.1.1 ZW小偏心受压夹芯剪力墙体的主要受力过程  69-74
    4.1.2 ZW大偏心受压夹芯剪力墙体的主要受力过程  74-79
  4.2 ZW夹芯剪力墙受剪性能的分析  79-84
  4.3 三维有限元模型的非线性计算结果与分析  84-85
  4.4 ZW剪力墙体的扩大参数计算  85-92
    4.4.1 偏心受压试件  85-87
    4.4.2 受剪试件  87-92
  4.5 本章小结  92-93
第5章 结论及建议  93-95
  5.1 结论  93-94
  5.2 建议  94-95
参考文献  95-99
攻读硕士学位期间发表的论文  99-100
致谢  100

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 组合结构 > 框架、剪力墙结构
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