钢筋混凝土框架结构的静力弹塑性推覆及其损伤分析

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钢筋混凝土框架结构是采用梁、柱等杆件通过刚结点组成的空间体系。这种体系常用来作为建筑物的承重骨架结构。是目前工业与民用建筑中采用最广泛的结构形式之一。因此钢筋混凝土框架结构的抗震性能对人们生命财产安全有着直接的影响,近年来一系列地震表明,我们必须对建筑结构进行大震下的弹塑性分析。同时,我国的《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)规定“重要或受力复杂的结构,宜采用弹塑性分析方法对结构整体或局部进行验算。”现阶段的推倒分析是没有考虑结构损伤的混凝土非线性分析的。由于各类因素影响使得混凝土存在损伤,这些损伤会对混凝土应力-应变曲线产生影响。本文拟在原有推倒分析上加入损伤,并采用含损伤的本构关系对结构进行推倒分析。显然,在推倒分析中考虑损伤对结构的影响,会使得结构的静力弹塑性分析更加接近实际情况。本文所做工作如下:(1)首先介绍框架结构的构造、受力以及施工特点,阐述了以往钢筋混凝土结构的经典损伤本构关系。描述了国内外静力弹塑性分析与框架结构抗震分析现状。(2)在以往经典混凝土损伤模型基础上,指出基于应力、应变或能量等效假定的损伤理论,在实际应用中的局限性。选用唐雪松副教授含有两个“损伤效应函数”的本构关系的理由:这种本构关系能揭示单、双标量损伤模型之间的联系,描述了损伤宏观效应与微观机制间的联系,能更真实的反应材料的损伤行为。(3)用SAP2000软件建立两层钢筋混凝土框架模型。对结构进行模态分析与弹塑性分析。从而得出它们的自振周期、地震反应力、水平位移。根据结构地理位置、场地类别,计算出不同地震烈度下的ATC-40需求谱的参数C_A、C_V。采用三种不同侧向荷载施加模式,得到横向和纵向的静力弹塑性曲线。(4)根据得到横向和纵向的静力弹塑性曲线,转换得到结构的地震反应谱曲线,将反应谱曲线与ATC-40需求谱曲线对比,得到不同震级下性能点位置。(5)运用大型有限元分析软件ABAQUS,建立钢筋混凝土框架有限元模型。以材料损伤各向同性本构关系为理论基础,编写ABAQUS子程序。利用ABAQUS二次开发将损伤考虑到结构弹塑性分析中去,绘制出横向和纵向的位移侧向荷载关系曲线。结论证明考虑损伤之后弹塑性分析更贴近实际情况的结论。
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