本文關(guān)鍵詞：部分型鋼混凝土框架—核心筒混合結(jié)構(gòu)地震損傷破壞數(shù)值模擬

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【摘要】：型鋼混凝土框架-核心筒混合結(jié)構(gòu)是高層建筑中廣泛運用的結(jié)構(gòu)形式之一,此種結(jié)構(gòu)形式具有較好的抗震性能,但在地震設(shè)防區(qū)的抗震損傷破壞機制和過程的研究不充分。以往研究采用梁單元簡化模擬梁、柱,無法準(zhǔn)確了解地震作用過程中構(gòu)件或局部區(qū)域的損傷發(fā)展破壞過程。若采用全局粗網(wǎng)格模型進行分析,則局部區(qū)域的計算精度不高;若采用全局細網(wǎng)格模型進行分析,則單元數(shù)目巨大,設(shè)備要求高,計算成本巨大。鑒于此,本文參考某型鋼混凝土框架-核心筒混合結(jié)構(gòu)建立實體單元簡化模型,使用ABAQUS軟件分析結(jié)構(gòu)在地震作用下的響應(yīng),利用子模型技術(shù)對局部重點區(qū)域進行精細化分析,對結(jié)構(gòu)整體和局部構(gòu)件損傷破壞機制和過程進行研究。本文的主要研究內(nèi)容包括:首先,參考某40層型鋼混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu)建立簡化有限元模型,通過對比三維模型和簡化模型在等效風(fēng)荷載作用下位移響應(yīng),驗證簡化模型合理可行。其次,通過結(jié)構(gòu)彈性時程分析,獲得結(jié)構(gòu)整體模型在地震作用作用下響應(yīng)。并對th4波后期地震加速度減小但位移突然增加的現(xiàn)象進行分析。將整體模型得到的位移邊界條件運用到子模型中得到相對應(yīng)的地震作用響應(yīng)。通過對比子模型和整體模型相關(guān)指標(biāo),包括層位移、層間位移、應(yīng)力及趨勢,驗證子模型技術(shù)能夠運用到結(jié)構(gòu)分析中并以小代價獲得高精度結(jié)果,子模型技術(shù)合理可行。再次,采用混凝土損傷本構(gòu)模型對結(jié)構(gòu)整體模型進行7度和8度罕遇地震作用下彈塑性時程分析。對比罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)彈性和彈塑性地震響應(yīng)之間的差異;研究了罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)彈塑性變形特性、損傷區(qū)域、損傷演化過程等。最后,通過子模型技術(shù)對整體結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵部位(結(jié)構(gòu)底部10層區(qū)域)、部分剪力墻、梁-柱節(jié)點等進行彈塑性時程分析。研究結(jié)構(gòu)區(qū)域、構(gòu)件應(yīng)力分布特征、裂縫形成發(fā)展、損傷和屈服機制等。結(jié)果表明:結(jié)構(gòu)在7度和8度罕遇地震作用下能夠?qū)崿F(xiàn)大震不倒的抗震設(shè)防要求。構(gòu)件的損傷破壞順序始于連梁端部,發(fā)展于主梁端部,其次剪力墻底部和中上部,柱基本完好。結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損傷破壞嚴重程度為:連梁-主梁-剪力墻-柱。結(jié)構(gòu)通過部分構(gòu)件自身的損傷為代價換得整體結(jié)構(gòu)良好的抗震性能。連梁和主梁在地震過程中形成塑性鉸,其形成塑性鉸機制;剪力墻底部損傷嚴重,出現(xiàn)大量水平裂紋并且剪力墻左右側(cè)裂縫有貫通的趨勢,剪力墻中的型鋼能夠抑制裂縫向剪力墻內(nèi)部的延伸,但在不同地震波作用下?lián)p傷程度和范圍有差異性;框架柱底部出現(xiàn)細微的損傷,外框架能夠?qū)崿F(xiàn)強柱弱梁的設(shè)計目標(biāo)。結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)第一道抗震防線即部分梁或連梁在梁端一定范圍出現(xiàn)塑性鉸。從梁端塑性鉸發(fā)生較大轉(zhuǎn)動到外框柱底部(剪力墻底部)破壞為特征的第二道抗震防線尚未形成。在形成第二道抗震防線過程中,結(jié)構(gòu)消耗大量地震能量,以此抵抗地震作用。從本文分析研究中,加深對型鋼混凝土框架-核心筒混合結(jié)構(gòu)整體彈塑性分析方法和過程的理解、結(jié)構(gòu)損傷破壞過程的了解,以及通過運用子模型技術(shù)避免因單元過多、耗時耗材的問題,從而實現(xiàn)小代價高精度的分析方法,望對實際工程前期分析提供一定程度借鑒和參考。
【關(guān)鍵詞】：混合結(jié)構(gòu) 彈塑性時程分析 子模型 損傷破壞
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU973.17;TU973.31
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-9
• 1 緒論9-19
• 1.1 引言9-12
• 1.2 型鋼混凝土框架-核心筒混合結(jié)構(gòu)國內(nèi)研究現(xiàn)狀12-16
• 1.3 型鋼混凝土框架-核心筒混合結(jié)構(gòu)國外研究現(xiàn)狀16
• 1.4 有限元子模型數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀16-18
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容18-19
• 2 有限元法及子模型技術(shù)19-31
• 2.1 子模型技術(shù)19-22
• 2.1.1 子模型技術(shù)簡介19-20
• 2.1.2 子模型技術(shù)使用原理20-22
• 2.2 結(jié)構(gòu)動力時程分析方法22-24
• 2.3 材料模型24-30
• 2.3.1 混凝土損傷塑形模型25-29
• 2.3.2 鋼材模型29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 3 部分型鋼混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu)彈性分析31-63
• 3.1 結(jié)構(gòu)模型與簡化31-32
• 3.2 地震波選取與調(diào)整32-36
• 3.3 風(fēng)荷載作用下結(jié)構(gòu)響應(yīng)36-38
• 3.4 結(jié)構(gòu)的彈性動力時程分析38-61
• 3.4.1 結(jié)構(gòu)模態(tài)分析38-41
• 3.4.2 整體模型彈性動力時程分析41-47
• 3.4.3 子模型彈性動力時程分析47-49
• 3.4.4 子模型與整體模型對比分析49-61
• 3.5 本章小結(jié)61-63
• 4 部分型鋼混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu)彈塑性分析63-83
• 4.1 7 度罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)整體位移分析63-68
• 4.1.1 彈性與彈塑性整體頂層位移對比分析63-65
• 4.1.2 整體層位移、層間位移分析65-68
• 4.2 8 度罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)整體位移分析68-72
• 4.3 子模型分析72-81
• 4.3.1 7 度(0.1g)罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)底部損傷破壞分析72-77
• 4.3.2 8 度(0.2g)罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)底部損傷破壞分析77-81
• 4.4 本章小結(jié)81-83
• 5 部分構(gòu)件及剪力墻損傷分析83-103
• 5.1 局部構(gòu)件的選取83
• 5.2 型鋼截斷處梁及附近部分損傷分析83-90
• 5.3 底部剪力墻損傷分析90-100
• 5.4 本章小結(jié)100-103
• 6 結(jié)論與展望103-105
• 6.1 全文總結(jié)103
• 6.2 本文創(chuàng)新點103-104
• 6.3 今后研究展望104-105
• 致謝105-107
• 參考文獻107-110

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1 朱s，

本文編號：827464