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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
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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。
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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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