钢筋混凝土框架剪力墙结构连续倒塌破坏数值模拟研究

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钢筋混凝土框架剪力墙结构是一种常见的结构形式,特别是在高层住宅结构中有广泛的应用。在地震条件下结构的连续倒塌一直是连续倒塌领域的研究重点,但是以往的研究往往集中于高层和超高层的公共建筑,对于直接涉及到广大人民生命和财产安全的住宅结构研究不够充分。尤其是随着经济社会的发展,我国对于全社会防震减灾的要求不断提高,但是我国存在大量未经专门地震作用计算的抗震能力较差的建筑,这些既有建筑的抗震能力需要进一步研究。本文在结构抗连续倒塌研究已有的成果的基础上,运用LS-DYNA有限元软件,建立了一个典型的钢筋混凝土框架剪力墙住宅结构的模型,运用增量动力分析的方法,结合非线性时程分析和地震易损性分析,对结构在不同强度地震下的抗震性能做了研究。本文的主要内容有:(1)对集中塑性铰单元和分层壳单元的基本原理进行阐述,通过与已有实验结果进行对比,选择了合适的材料模型和材料参数,验证了模型在动态荷载下的模拟效果,验证了数值分析的可行性。(2)运用集中塑性铰单元和分层壳单元建立了一个典型的钢筋混凝土框架剪力墙住宅结构,运用增量动力分析(IDA)的方法对结构进行非线性动力分析,得到了结构需求参数与地震动强度指标之间的关系曲线,根据结构的五种不同极限状态绘制了结构在不同极限状态下的易损性曲线,利用地震易损性曲线对结构在不同强度下的损伤情况做了直观的分析,证明了此类建筑具有较好的抗震性能。(3)利用增量动力分析的结果,通过对结构在不同强度的地震动下的最大层间位移角、层间滞回曲线、层间剪力分布等数据结合结构在大震条件下的位移云图对结构的破坏模式和破坏过程进行了分析。分析表明,IDA曲线的不同类型与结构在不同地震下的破坏模式有直接的关系,相同的结构在不同地震波下的抗震能力和破坏模式也有很大的区别。
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