框架结构在地震作用下的反应及损伤过程分析

摘要

混凝土是土木工程中应用最为广泛的一种材料。由于混凝土是一种由粗细骨料、水泥水化物、未水化水泥颗粒等组成的多相复合材料，其中夹杂着大量微孔隙及微裂纹等缺陷，钢筋的采用有效改善了混凝土的工作效能。对于比较复杂并变化的受力形式，如地震，爆炸，冲击等情况下，常规的静态、线性的受力模型已经不能满足需要，而动态并考虑混凝土损伤演化过程的模型得到了快速发展。
　　 结构的防倒塌抗倾覆控制一直是工程设计中的重点，此种破坏是损伤不断积累，导致结构承重构件破坏，从而引起结构整体垮塌。其控制主要目标是使破坏先出现在次要耗能构件，尽量减少主要承重构件的破坏。
　　 本文针对混凝土的损伤机理，采用基于不可逆热力学的损伤理论，对框架结构的弹塑性动力时程响应问题进行研究。主要内容分为以下几个部分:
　　 (1)综述混凝土损伤本构关系和损伤评估的研究历史和现状，阐明混凝土材料的损伤机理，探讨建立损伤力学问题的基本过程，相应地提出损伤本构的关键和难点问题;
　　 (2)通过ABAQUS的子程序接口，引入混凝土损伤本构关系，建立钢筋混凝土柱有限元模型，对混凝土柱进行动力特性分析，并结合实验数据分析得出合理的混凝土损伤模型参数取值;
　　 (3)利用ABAQUS有限元软件建立钢筋混凝土框架模型，在横向，纵向多组不同工况的地震波组合作用下，分析框架的损伤场演化情况，并对其不同工况下地震反应特性的差异，针对地震中容易出现损伤的区域，提出相应的加强方案，为结构抗震设计，震后修复等提供有效的参考方案。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 选题的背景及意义

1．2 钢筋混凝土结构的发展现状

1．2．1 混凝土结构材料本身的发展

1．2．2 混凝土结构计算与试验的发展

1．3 地震作用分析方法研究现状

1．4 本文的主要工作

第二章 混凝土本构关系

2．1 混凝土受力简介

2．2 混凝土受压基本特性

2．3 混凝土单轴受压的应力应变曲线

2．4 工程结构中常用混凝土的应力应变曲线

2．5 混凝土应力-应变关系的其他影响因素

2．6 多轴应力状态的情况

2．7 本章小结

第三章 混凝土损伤本构模型以及二次开发的引入方法

3．1 概述

3．2 弹性损伤一般理论

3．3 混凝土损伤问题的有限元数值计算方法

3．4 钢筋本构模型的选用

3．5 Abaqus有限元平台简介

3．6 用户子程序的编写

3．7 本章小结

第四章 钢筋混凝土柱损伤分析

4．1 概述

4．2 实验简介

4．3 有限元模型的建立方法

4．4 位移结果比较

4．5 钢筋混凝土柱的计算结果

4．6 本章小结

第五章 钢筋混凝土框架结构破坏过程的模拟计算

5．1 概述

5．2 实验简介

5．3 地震作用输入

5．3．1 采用的地震波简介

5．3．2 试验工况

5．4 试验现象和结果

5．4．1 主要试验现象

5．4．2 试验结构的动力特性

5．5 结构的整体模型建立

5．6 结构动力特性的确定

5．7 钢筋混凝土框架动力时程分析结果

5．8 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

附录A

附录B