带加强层框架-核心筒结构地震非线性响应研究

摘要

框架-核心筒结构在工程中的应用日益广泛，是高层以及超高层结构常用的主要结构形式之一。当结构的抗侧刚度不满足规范要求时，通常在结构中设置加强层提高结构侧向刚度，减小结构侧向位移。但加强层增大了结构局部刚度，让结构在高度方向刚度发生突变，不利于结构抗震。带加强层钢筋混凝土框架-核心筒结构地震作用下的的损伤破坏机制仍需进一步研究。
　　本文参考相关文献，设计了比较典型的带加强层钢筋混凝土框架-核心筒结构计算模型，首先通过对低周反复荷载作用下的梁柱节点及短肢剪力墙进行模拟，对比试验结果，论证材料模型的合理性；建立三维有限元模型，通过弹性和弹塑性时程分析研究结构薄弱层的分布情况，并采用子模型法对薄弱层进行分析，通过对比子模型与整体模型的单元应力应变分布、节点位移等的差异，验证了子模型在三维实体有限元计算中的计算精度与合理性；进而基于子模型方法，研究了强震作用下加强层附近薄弱区域的变形特性与损伤分布情况，分析了结构的地震破坏机理。最后，建立更为精确的节点子模型，模拟节点的破坏过程。
　　计算结果表明：
　　①混凝土塑性-损伤模型与钢筋理想弹塑性模型能够准确模拟材料非线性行为。
　　②由弹性时程分析可知，加强层一定程度上改变了其附近楼层的应力分布，在加强层处，层间位移角发生明显突变，加强层及其附近楼层是薄弱环节。
　　③在设防烈度罕遇地震作用下，框架柱损坏程度较小，框架梁梁端先后出现塑性铰；核心筒剪力墙与框架梁节点处损伤较大，与伸臂桁架连接点混凝土破坏程度最大。
　　④节点子模型计算表明：地震过程中框架节点梁端最先出现裂缝，随着混凝土梁破坏程度增大，柱节点出现裂纹，裂纹沿水平方向发展，节点核心区域混凝土损坏。
　　⑤计算表明子模型的弹性和弹塑性计算结果精度高，因此可将子模型技术应用于高层建筑结构有限元分析中。

目录

1 绪 论

1.1 加强层结构体系概述

1.2钢筋混凝土破坏过程数值模拟技术的研究现状

1.3 ABAQUS中的子模型技术

1.4 本文的主要研究能容及创新之处

2 仿真模型简介

2.1材料本构模型

2.2 混凝土构件试验模拟

2.3 本章小结

3 带加强层框架-核心筒结构弹性时程分析

3.1 结构分析模型

3.2 整体模型弹性时程反应分析

3.3 整体模型与子模型分析结果对比

3.4 本章小结

4 带加强层框架-核心筒结构弹塑性时程分析

4.1弹塑性材料信息及地震波

4.2 设防烈度罕遇地震作用下整体模型宏观指标分析

4.3 子模型与整体模型弹塑性计算结果对比分析

4.4 本章小结

5 设防烈度罕遇地震作用下薄弱层破坏机制分析

5.1 El-centro波作用下薄弱层损伤分析

5.2 唐山波作用下薄弱层损伤分析

5.3 天津波作用下薄弱层损伤分析

5.4 节点破坏特征分析

5.5 本章小结

6 结论与展望

6.1 研究结论

6.2 工作展望

致谢

参考文献