異形柱ABAQUS非線性有限元模型節(jié)點梁單元碩士論文

1、異形柱結(jié)構(gòu)節(jié)點抗剪承載力與整體結(jié)構(gòu)震害的分析研究【關(guān)鍵詞】 異形柱; ABAQUS; 非線性; 有限元模型; 節(jié)點; 梁單元; 【英文關(guān)鍵詞】 specially shaped columns; ABAQUS; nonlinear analysis; finite-member; joints; beam element; 【中文摘要】 近年來,鋼筋混凝土異形柱結(jié)構(gòu)以其獨有的特點受到了廣大用戶的普遍歡迎。但是該結(jié)構(gòu)體系在高烈度區(qū)的應(yīng)用還有很多問題有待解決,特別是梁柱節(jié)點在地震作用下的抗剪承載力問題尤為突出。 本文簡要地概述異形柱結(jié)構(gòu)體系的研究背景,闡述了國內(nèi)外對異形柱節(jié)點及整體結(jié)構(gòu)抗震性能方面

2、研究的進展,對鋼筋混凝土節(jié)點相關(guān)理論及鋼筋混凝土有限元分析理論做了系統(tǒng)的介紹。 為提高異形柱節(jié)點的抗剪強度,本文提出在異形柱梁柱節(jié)點核心區(qū)采用X形交叉鋼筋新措施。在已有理論基礎(chǔ)的支撐下,采用大型有限元軟件ABAQUS對8度區(qū)六層異形柱框架結(jié)構(gòu)中間層十字形節(jié)點分別建立常規(guī)和采用X形交叉鋼筋平面有限元分析模型。通過對采用不同措施的平面節(jié)點進行非線性分析計算,得到節(jié)點隨加載比例不斷增加的應(yīng)力應(yīng)變圖。根據(jù)應(yīng)力應(yīng)變的變化趨勢研究異形柱節(jié)點從加載到開裂的過程,通過對比分析得出相關(guān)結(jié)論,結(jié)果證明采用X形交叉鋼筋對節(jié)點的抗剪強度提高不明顯。 另外本文結(jié)合汶川地震異形柱框架結(jié)構(gòu)震害破壞特征實例,通過有限元軟件A

3、BAQUS采用梁單元對其進行模擬分析,并與結(jié)構(gòu)實際破壞特征進行對比,結(jié)果證明ABAQUS采用梁單元能夠較好模擬分析異形柱框架結(jié)構(gòu)。 最后本文. 【英文摘要】 Because of their series of advantages, R/C structures with specially shaped columns became more and more popular duing recent years. However, these structures have had some problems unsettled while they were used in high

4、seismic region, especially, how to provide sufficient shear bearing capacity of beam-and-column joints under earthquake resistance behavior is prominent. This dissertation briefly introduce the background of study on the structures with specially shaped columns, and the situation of our .摘要 4-5 Abst

5、ract 5 目錄 6-8 第一章 緒論 8-18 1.1 異形柱框架結(jié)構(gòu)體系研究背景 8-9 1.2 異形柱框架節(jié)點的研究狀況 9-15 1.2.1 異形柱節(jié)點的重要性 9 1.2.2 普通異形柱框架節(jié)點研究現(xiàn)狀 9-11 1.2.3 各種加強異形柱框架節(jié)點研究現(xiàn)狀 11-15 1.3 異形柱整體結(jié)構(gòu)抗震性能的研究 15-16 1.4 本文的主要工作 16-18 第二章 鋼筋混凝土節(jié)點的受力機理 18-29 2.1 常規(guī)節(jié)點 18-23 2.1.1 常規(guī)節(jié)點的破壞特征及受力機理 18-21 2.1.2 常規(guī)節(jié)點核心區(qū)受剪承載力計算 21-23 2.2 異形柱節(jié)點 23-29 2.2.1 異形

6、柱節(jié)點的破壞特征及受力機理 23-27 2.2.2 異形柱節(jié)點核芯區(qū)受剪承載力計算 27-29 第三章 鋼筋混凝土有限元理論分析 29-42 3.1 有限元法的起源、特點和基本過程 29 3.2 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有限元分析的進展 29-30 3.3 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有限元分析模型 30-32 3.3.1 整體式模型 30-31 3.3.2 分離式模型 31 3.3.3 組合式模型 31-32 3.4 材料破壞準則及本構(gòu)關(guān)系 32-36 3.4.1 混凝土的力學性能和本構(gòu)關(guān)系 32-35 3.4.2 混凝土的破壞準則 35-36 3.5 混凝土裂縫數(shù)學模型 36-38 3.5.1 鋼筋的力學性能和本

7、構(gòu)關(guān)系 36-37 3.5.2 鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)和滑移 37-38 3.6 ABAQUS工程分析軟件 38-42 3.6.1 ABAQUS中平衡迭代和收斂 39-41 3.6.2 ABAQUS中的自動增量控制 41-42 第四章 異形柱平面節(jié)點有限元建模及計算結(jié)構(gòu)分析 42-66 4.1 平面節(jié)點有限元建模 42-53 4.1.1 模型的選取 42-47 4.1.2 模型的生成 47-49 4.1.3 鋼筋和混凝土的材料屬性 49-51 4.1.4 網(wǎng)格的劃分 51-52 4.1.5 加載方式及邊界條件 52-53 4.2 平面節(jié)點有限元計算結(jié)果分析 53-65 4.2.1 常規(guī)平面節(jié)點

8、與X形交叉鋼筋平面節(jié)點應(yīng)力對比分析 54-63 4.2.2 采用不同彎筋直徑的X形交叉鋼筋平面節(jié)點應(yīng)力對比分析 63-65 4.3 小結(jié) 65-66 第五章 工程案例有限元分析 66-87 5.1 工程概況 66-69 5.1.1 各調(diào)查項目震害情況 67-69 5.2 算例 69-72 5.2.1 PKPM模型的建立 69-70 5.2.2 ETABS模型的建立 70 5.2.3 ABAQUS模型的建立 70 5.2.4 結(jié)果對比與分析 70-72 5.3 工程案例的有限元建模及結(jié)果分析 72-86 5.3.1 PKPM模型建立與結(jié)果提取 72-75 5.3.2 ABAQUS模型建立與結(jié)果提取 75-86 5.3.3 ABAQUS分析結(jié)果與結(jié)構(gòu)震害情況的對比分析 86 5.4 小結(jié) 86-87 第六章 結(jié)論與建議 87-89 6.1 結(jié)論 87-88 6.2 建議 88-89 致謝