基于ABAQUS二次开发的钢筋混凝土框架结构弹塑性分析

摘要

我国是世界上地震灾害最为严重的国家之一，有地震发生区域广阔而分散、地震强度高、震源浅、发生频繁等特点。如何抵御地震、减小地震带来的损失更是地震工作者继续解决的难题。目前我国城市建设的不断发展，出现了越来越多的复杂高层建筑结构，超出了现行规范的要求。对于那些超限结构，需要对其进行结构的非线性动力时程分析研究，来预测强震作用下结构的反应和受力情况。这样可以在很大程度上预现结构在将来所遭受地震灾害时的破坏情况，调整结构的设计方案或加固方法，减少人民生命财产的损失。 弹塑性时程分析方法已发展有半个世纪，然而，由于结构材料弹塑性本构关系和弹塑性计算的复杂性、人们对弹塑性性能的了解和掌握还不充分及计算工具的限制等原因，使得弹塑性时程分析方法仍处于研究阶段，在工程上仍处于较低水平。本文依托大型有限元软件二次开发平台，编写混凝土与钢筋的本构关系程序，并使之与ABAQUS软件成功连接。进行一些算例分析与研究，具体工作如下： 1、本构关系的研究 作者对现有的混凝土本构模型和钢筋本构模型进行分析研究，选用适用于本文计算的混凝土受压骨架曲线，即Kent和Park所提出并由Scott B.D.改进的混凝土应力－应变曲线，不考虑箍筋对混凝土的约束影响。通过对钢筋滞回性能的研究分析，同时考虑计算的简便性，本文采用考虑包辛格效应的双折线强化模型。 2、纤维模型研究 作者推导了三维纤维梁单元模型的刚度矩阵。该单元能在本构关系层面上反映钢筋混凝土柱轴向变形和双弯曲之间的耦合作用。计算分析中选用B31单元，每个单元沿轴线方向有1个积分点，截面上有多个积分点（矩形截面25积分点，箱型截面16个积分点）。 3、二次开发 根据材料应力应变关系，结合纤维模型特点，编制钢筋、混凝土本构模型的计算程序。本文将所编制的程序运用到数值试验计算中，并与真实实验进行对比，结果表明本文所用程序基本能够反映材料的力学性能，可以运用到梁柱的计算中去。 4、柱及框架建模 运用共用节点技术建立单个构件与整体框架，梁柱构件均采用5个单元划分。对柱进行低周往复推拉计算，并与实验进行对比。对框架进行弹塑性动力时程分析，采用不同峰值的地震波进行计算，结果与实验进行对比。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

第二章基于纤维模型的钢筋混凝土本构

第三章柱弹塑性分析

第四章钢筋混凝土空间框架非线性反应的分析研究

第五章结论与展望

参考文献

作者简介、作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢