现浇楼板对钢混框架结构“强柱弱梁”机制影响研究

摘要

“强柱弱梁”是钢筋混凝土框架结构延性抗震设计的基本原则，但受到现浇楼板、填充墙和柱轴压比等因素的影响，“强柱弱梁”破坏机制的实现是比较困难的，在这些影响因素中，现浇楼板的影响尤为重要。ABAQUS是一款大型通用有限元分析软件，尽管其具有强大的非线性分析功能，并提供了丰富的二次开发接口，但利用ABAQUS对钢混框架结构实体建模较为困难和繁琐，还不能实现参数化建模。
　　有鉴于此，作者在分析了ABAQUS建模各个环节的基础上，开发了一系列用于实现参数化建模的插件，并应用这些插件建立了带楼板、无楼板、无楼板但附加楼板质量的三组钢筋混凝土框架结构模型，采用模态分析和静力弹塑性分析的方式，对比计算分析结果，从结构整体刚度和框架梁抗弯刚度两个方面评估了现浇楼板对钢混框架结构“强柱弱梁”机制的影响。
　　本文主要工作和贡献如下:
　　(1)对比了选取不同的材料模型、单元类型、分析步、加载方式时ABAQUS计算时长和计算结果的异同，总结出合理高效的建模方式;利用ABAQUS二次开发功能，采用Python语言开发了“创建钢筋混凝土框架结构”和“创建混凝土模型”插件与“简便建模”脚本，可方便实现钢筋混凝土框架结构建模。
　　(2)应用二次开发成果，建立了带楼板、无楼板、无楼板但附加楼板质量的三组钢混框架结构模型，进行了模态分析和静力弹塑性分析，对比分析了不同组模型的自振频率以及基底剪力—顶点位移曲线特点。在此基础上，为衡量现浇楼板对钢筋混凝土框架结构整体刚度的影响，提出了结构横向刚度增大系数的概念，分析结果显示其值随着梁高的增大而减小，随着梁跨的增大而增大，通过回归给出了其经验计算公式。
　　(3)参考规范中梁正弯矩区有效翼缘宽度的计算方法，提出了一种梁负弯矩区有效翼缘宽度计算公式，并计算了各带楼板钢筋混凝土框架结构模型有效翼缘宽度，结果显示其值随着梁高的增大而增大，随着与推覆力加载方向相同的梁跨的增大而减小;在此基础上，统计给出了有效翼缘宽度随结构梁高和梁跨变化的线性拟合公式。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景与意义

1．2 现浇楼板对框架梁受弯承载力的影响

1．3 有效翼缘宽度

1．4 工程结构分析数值方法

1．5 本文研究的主要内容及方法

第二章 钢混框架结构ABAQUS建模

2．1 模型概况

2．2 材料模型

2．2．1 钢筋材料模型

2．2．2 混凝土材料模型

2．3 单元类型与网格划分

2．3．1 钢筋单元类型

2．3．2 混凝土单元类型

2．3．3 混凝土单元选取

2．4 分析步与迭代收敛控制

2．5 加载方式

2．6 本章小结

第三章 ABAQUS二次开发

3．1 ABAQUS二次开发简介

3．1．1 ABAQUS二次开发分类

3．1．2 本文二次开发目的

3．1．3 ABAQUS／Python简介

3．2 “创建钢筋混凝土框架结构”插件

3．2．1 开发流程

3．2．2 “创建钢筋混凝土框架结构”插件功能展示

3．3 “创建混凝土模型”插件

3．3．1 混凝土塑性损伤模型及参数取值

3．3．2 “创建混凝±模型”插件开发流程

3．3．3 “创建混凝土模型”插件功能展示

3．4 “简便建模”脚本

3．5 本章小结

第四章 楼板对钢混框架结构整体影响评估

4．1 模态分析

4．1．1 模态分析目的及方法

4．1．2 模态分析结果

4．2 静力弹塑性分析

4．2．1 静力弹塑性分析方法简介

4．2．2 模型简介

4．2．3 静力弹塑性分析结果

4．3 本章小结

第五章 楼板对框架梁受弯承载力影响评估

5．1 有效翼缘宽度计算公式

5．2 有效翼缘宽度计算流程

5．3 有效翼缘宽度与梁高的关系

5．4 有效翼缘宽度与梁跨的关系

5．4．1 有效翼缘宽度与梁跨1的关系

5．4．2 有效翼缘宽度与梁跨2的关系

5．5 有效翼缘宽度经验计算公式

5．6 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 主要工作

6．2 工作展望

参考文献

致谢

作者简介

攻读硕士期间参与的科研项目