全装配式混凝土剪力墙结构性能非线性有限元分析

摘要

随着国家对住宅产业化的高度重视和大力推广，装配式混凝土结构已被广泛应用到了各个建筑领域中。本文以全装配式混凝土剪力墙结构体系的节点抗剪试验为基础，对相应的界面抗剪性能进行了分析研究，同时利用有限元分析软件MSC.Marc和MIDAS对全装配式混凝土剪力墙结构分别进行了精细有限元分析和宏观整体有限元分析，初步探讨了全装配式混凝土剪力墙结构的抗震性能。本文主要进行了以下几方面的研究:
　　(1)在全装配式剪力墙结构体系节点试验的基础上，通过理论分析和计算，提出了适合于全装配式剪力墙结构连接界面的剪切-滑移模型以及相应的界面抗剪承载力计算公式。
　　(2)采用有限元软件MSC.Marc建立了装配式混凝土剪力墙的精细非线性有限元模型，通过与现有试验的比较，验证了有限元各参数以及界面模型的合理性，在此基础上进行参数分析，分析了轴压比、界面抗剪钢筋强度、直径以及根数等不同参数对全装配式混凝土剪力墙结构性能的影响作用。
　　(3)采用有限元软件MSC.Marc分析了带水平拼缝和竖向拼缝的全装配式混凝土剪力墙的刚度及承载力，并与相应现浇剪力墙结构有限元模型的刚度及承载力进行对比，分析了轴压比、混凝土强度、灌浆料强度、墙体宽度与厚度、界面连接筋强度和面积等参数的影响，提出了全装配式剪力墙结构的刚度折减系数和承载力折减系数的计算公式，为宏观有限元模型的简化分析提供依据。
　　(4)采用有限元分析软件MIDAS/Building，并结合精细分析得到的全装配式混凝土剪力墙的刚度及承载力折减系数，分别建立了5层、15层和30层全装配式混凝土剪力墙整体结构的宏观有限元分析模型。通过非线性静力弹塑性分析探讨了全装配式混凝土剪力墙结构的整体抗震性能。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及意义

1．2 文献综述

1．2．1 装配式混凝土结构的发展概况

1．2．2 装配式混凝土结构的分类和特点

1．2．3 住宅产业化的发展及应用

1．2．4 装配式混凝土剪力墙结构拼缝及节点性能研究

1．2．5 新老混凝土界面抗剪性能研究

1．2．6 装配式混凝土剪力墙抗震性能研究

1．2．7 装配式混凝土剪力墙整体结构抗震性能研究

1．3 本文主要研究内容

1．4 本章小结

第2章 全装配式剪力墙连接界面抗剪承载力分析

2．1 概述

2．2 试验简述

2．3 基于已有方法的界面抗剪承载力计算

2．3．1 Mattock剪切-摩擦理论

2．3．2 美国规范ACI318M-08

2．3．3 PCI设计手册PCI-7TH EDITION

2．3．4 欧洲规范PrEN 1992-1-1：2004

2．3．5 中国规范GB50010-2010

2．3．6 中国规程JGJ 1-91

2．4 理论分析

2．4．1 界面受力分析

2．4．2 界面抗剪承载力计算公式推导

2．4．3 试验验证

2．4．4 参数分析

2．5 本章小结

第3章 全装配式剪力墙精细有限元分析模型

3．1 概述

3．2 有限元建模

3．2．1 单元类型

3．2．2 材料参数

3．2．3 边界条件及求解控制

3．2．4 有限元模型

3．2．5 数值结果及分析

3．3 基于本文界面抗剪试验分析的有限元模拟

3．3．1 不同界面切向本构之间的比较分析

3．3．2 裂缝开展情况的比较

3．3．3 拼缝滑移比较

3．3．4 接缝宽度比较

3．4 参数分析

3．4．1 轴压比的影响

3．4．2 界面抗剪钢筋构造的影响

3．5 本章小结

第4章 全装配式剪力墙刚度及承载力分析

4．1 概述

4．2 刚度分析

4．2．1 水平缝

4．2．2 竖向缝

4．2．3 水平缝和竖向缝

4．3 承载力分析

4．3．1 水平缝

4．3．2 竖向缝

4．3．3 水平缝和竖向缝

4．4 本章小结

第5章 全装配式剪力墙宏观有限元分析模型

5．1 概述

5．2 有限元模型建立

5．2．1 基于材料的本构模型

5．2．2 非线性墙单元

5．2．3 纤维材料应变等级

5．2．4 加载方式与计算方法

5．2．5 有限元模型

5．3 有限元分析结果

5．3．1 结构周期

5．3．2 基底剪力-顶点位移曲线

5．3．3 结构性能点分析

5．3．4 层间弹塑性位移角

5．3．5 墙铰状态

5．4 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

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