用带旋转自由度的矩形墙元对钢筋混凝土联肢剪力墙作非线性分析

来源 :同济大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangxingyu2009
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随着经济的高速发展,中国高层建筑发展迅速,其中不少采用现浇钢筋混凝土剪力墙结构或以剪力墙为主的结构体系.剪力墙结构经过多次大地震的考验,已显现其良好的抗震性能.在罕遇地震作用下,抗震结构会进入弹塑性状态,以发展塑性变形来抵御地震,因此,在弹性工作准则下做出的设计是非常不经济的.为了充分发挥高层建筑结构的结构性能,做出经济合理的设计,有必要研究和计算剪力墙结构的弹塑性变形及开裂情况等非线性现象.剪力墙的非线性分析可用试验手段进行,但当一个构件在受荷情况下进入弹塑性阶段,继而进入破坏状态,构件就不能循环利用了,因此,研究成本非常高.相比较而言,用计算机作加载全过程仿真分析则是可行的.计算机作加载全过程仿真分析是用有限元法实现的.该文根据高层建筑结构剪力墙的特点,采用带旋转自由度的矩形墙板简化单元,将其与高精度的分层二节点厚梁单元相组合,建立联肢剪力墙的有限元模型.要深入了解剪力墙的弹塑性变形必然要正确描述钢筋混凝土材料的各种非线性性能,如何选择建立混凝土的本构关系是其中的一个关键.长期以来,很多学者采用次弹性类正交异性的Darwin-pecknold本构关系等于计算机加载全过程仿真分析中,但是次类本构关系只能用于比例加载中.高层建筑结构中的剪力墙受有相对不变的自重等竖向荷载及风荷载和地震荷载等水平反复荷载的共同作用,其主应力轴在不断旋转,处于一般加载情形.不宜采用Darwin-pecknold本构关系.该文采用相关联流动法则的应变硬化弹塑性本构关系,得到单调加载的计算结果,再采用边界面模型所描述的弹塑性本构关系进行反复荷载下剪力墙的非线性分析.通过几个经典算例证明了该文所构造的带旋转自由度的墙板单元是准确可行的,将其与分层二节点厚梁单元组合,所建立的钢筋混凝土联肢剪力墙模型能正确反映其在反复荷载下的变形全过程.同时,该文导出的关于钢筋混凝土联肢剪力墙非线性分析的有限元计算列式是合理的,编制的计算程序具有高效,易于实施运算的特点,能给出P-△曲线,混凝土裂缝生成发展与压碎,钢筋屈服等信息.如果将该文的平面墙板单元与板弯曲单元相组合成为平壳元,连梁也作相应的改变,则可扩充该文编制的程序,用于高层建筑电梯井的非线性有限元分析.
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