低周反复荷载作用下钢—混凝土组合桁架的抗震性能分析

摘要

钢-混凝土组合桁架是在钢结构和混凝土结构的基础上发展起来的，它充分利用了混凝土的抗压性能和钢材的抗拉性能，使二者共同工作发挥优势，在工程中的应用十分广泛。目前，国内对组合桁架抗震性能的研究很少，本文考虑材料非线性和几何非线性的情况下，研究了组合桁架的抗震性能。主要研究工作如下:
　　(1)运用有限元分析软件分析组合桁架在单调荷载作用下的荷载-位移曲线、Von Mises等效应力变化情况、各个杆件的内力变化以及整个结构的弹塑性变形等。
　　(2)运用ANSYS有限元分析软件对组合桁架进行低周反复加载分析，研究其承载力、滞回性能、骨架曲线、刚度退化、变形恢复能力、延性、耗能能力等方面的问题。
　　(3)对9个变参数的组合桁架进行低周反复加载分析，研究组合桁架结构不同板厚、不同节间距、不同节间数、不同桁架高度对结构抗震性能的影响。得出结论:随着组合桁架楼板厚度的增加，滞回曲线越来越饱满，结构的抗震性能越来越好，结构的耗能能力逐渐增强;随着组合桁架节间距的增加，结构的承载力有所降低，但是变化不大;不同节间数的组合桁架的刚度差别很大，但其弹塑性状态的刚度变化趋势基本一致;增加组合桁架的桁架高度，结构的刚度均匀减小。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景与意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 钢-混凝土组合桁架的结构形式与特点

1．2．1 钢-混凝土组合桁架的结构形式

1．2．2 钢-混凝土组合桁架的分类

1．3 钢-混凝土组合桁架的研究现状

1．4 本文研究内容

1．5 课题来源

2 钢-混凝土组合桁架的有限元模型

2．1 引言

2．2 ANSYS简介

2．2．1 有限单元法

2．2．2 概述

2．3 单元的选取

2．3．1 梁单元

2．3．2 杆单元

2．3．3 壳单元

2．4 材料的本构关系

2．4．1 混凝土材料的应力应变关系

2．4．2 钢材的应力应变关系

2．5 非线性问题

2．5．1 材料非线性

2．5．2 几何非线性

2．5．3 状态非线性

2．6 非线性问题的求解

2．6．1 求解方法

2．6．2 求解步骤

2．6．3 加强问题收敛的方法

2．7 模型的基本信息

2．8 约束条件

2．9 网格划分

2．10 本章小结

3 钢-混凝土组合桁架的单调加载分析

3．1 加载方式

3．2 桁架结构的整体分析

3．2．1 荷载-位移曲线

3．2．2 Von Mises等效应力云图

3．2．3 结构达到极限状态时的变形图

3．3 杆件z向的受力分析

3．4 杆件y向的受力分析

3．5 弹塑性应变分布

3．6 本章小结

4 钢-混凝土组合桁架的低周反复加载分析

4．1 加载方式

4．2 基本模型在循环荷载作用下的受力分析

4．2．1 等效应力

4．2．2 滞回曲线

4．2．3 骨架曲线

4．2．4 刚度退化

4．2．5 变形恢复能力

4．2．6 延性系数

4．2．7 耗能系数

4．3 各参数的影响

4．3．1 板厚

4．3．2 节间距

4．3．3 节间数

4．3．4 桁架高度

4．4 本章小结

5 总结与展望

5．1 结论

5．2 后继工作

参考文献

攻读学位期间主要的研究成果

致谢