钢筋混凝土剪力墙计算模型和数值模拟研究

来源 :西安建筑科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:haili20102010
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合理的剪力墙性能数值模拟可以有效的指导结构设计,目前国内外对剪力墙性能的模拟主要从宏观和微观两个角度入手。宏观模型概念清晰明确,计算效率高,但模型相关假定具有一定局限性,在追求简单高效的同时不同程度的牺牲了准确性,仍有较大的改进空间。模型相关参数确定对模拟结果影响较大,合理的确定参数可有效的提高模拟精度。微观模型考虑因素全面,结果较精确,但计算法则复杂,资源消耗大,适合构件层面的研究分析,可用于对受力性能复杂的低矮剪力墙进行深入探讨。本文基于宏观模型中多垂杆模型和纤维模型,微观模型中薄膜元理论模型进行相关研究,具体工作如下:从多垂杆模型作用机理入手,探讨位移模式、刚度矩阵、截面垂杆划分数量、单元划分数量及剪切弹簧性能等对该模型模拟性能的影响规律。结合墙体曲率分布状态阐述c值意义及取值影响,并针对模型不能合理考虑曲率非纯弯曲部分的影响进行修正。探讨了纤维模型中刚度法和柔度法的求解方式,对柔度法中单元状态确定进行分析,通过公式推导,证明了在单元抗力的确定中可省略求解单元残余变形的步骤,从而提高计算效率。分析对比基于刚度法和柔度法的纤维模型中单元划分数量、积分点选取数目等因素对模拟结果的影响,建议将积分点权系数与塑性铰长度结合起来确定单元长度来模拟软化段塑性集中区域,并依据墙体的耗能能力给出相应的混凝土受压断裂能公式来合理的模拟墙体的软化段。对薄膜元理论进行介绍,基于DSFM模型对3片不同剪跨比的墙体进行模拟,验证薄膜元理论的合理性,分析不同剪跨比墙体受力全过程中应力-应变分布、裂缝发展及最终破坏模式等的变化规律,并与多垂杆模型及纤维模型性能进行对比分析,确定宏观模型适用的剪跨比范围。同时探讨了配筋率及配筋方式对低矮剪力墙性能的影响。
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