基于分层壳单元的剪力墙抗震结构体系的非线性有限元分析

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我国是世界上地震灾害最为严重的国家之一,有地震发生区域广阔而分散、地震强度高、震源浅、发生频繁等特点。如何抵御地震、减小地震带来的损失更是地震工作者继续解决的难题。目前我国城市建设的不断发展,出现了越来越多的复杂高层建筑结构,超出了现行规范的要求。对于那些超限结构,需要对其进行结构的非线性动力时程分析研究,来预测强震作用下结构的反应和受力情况。这样可以在很大程度上预现结构在将来所遭受地震灾害时的破坏情况,调整结构的设计方案或加固方法,减少人民生命财产的损失。弹塑性时程分析方法已发展有半个世纪,然而,由于结构材料弹塑性本构关系和弹塑性计算的复杂性、人们对弹塑性性能的了解和掌握还不充分及计算工具的限制等原因,使得弹塑性时程分析方法仍处于研究阶段,在工程上仍处于较低水平。本文采用ABAQUS有限元软件进行剪力墙及框架-剪力墙结构弹塑性分析,进行一些算例分析与研究,具体工作如下:1、本构关系的研究作者对现有的混凝土本构模型和钢筋本构模型进行分析研究,选用适用于本文计算的混凝土损伤塑性本构模型。通过对钢筋滞回性能的研究分析,同时考虑计算的简便性,本文采用考虑包辛格效应的双折线强化模型。2、分层壳单元模型研究作者利用复合材料力学原理对分层壳单元进行分析。将一个壳单元分层,各层可以根据需要设置不同的厚度、材料性质,每层可以设置适当数目的积分点。在有限元计算时,在沿厚度方向的每一个积分点上独立地计算应力和应变值。并通过建模分析分层数目对面外刚度的影响。3、构件研究利用分层壳单元建立剪力墙构件,计算剪力墙在不同轴压比、剪跨比下低周往复推拉的力学性能,并与试验进行对比。4、剪力墙结构建模对框架-剪力墙进行弹塑性动力时程分析,采用不同峰值的地震波进行计算,结果与实验进行对比。
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