底层框架芯柱—构造柱组合配筋砌块墙体抗震性能分析

摘要

随着配筋砌块砌体在中高层建筑的应用以及现代建筑对底部需要较大空间的要求，底层框架配筋砌块砌体结构正得到逐步应用和推广。研究底层框架芯柱-构造柱组合配筋砌块墙体的抗震性能，对于丰富此类结构的基本理论和工程设计具有较大意义。
　　 本文通过对芯柱-构造柱组合配筋砌块墙体中各种组成材料的本构关系和破坏准则、墙体中裂缝的处理及其材料间的联结问题进行了探讨，使用ANSYS软件建立了芯柱-构造柱组合配筋砌块墙体的有限元模型，模拟了墙体在竖向荷载和水平荷载共同作用下的破坏过程。通过ANSYS分析结果与试验结果的对比，误差在10％以内，证明了本文设计的有限元模型进行的数值模拟，能够反映实际墙体的受力状态和破坏过程，并且精度较高。
　　 影响底层框架芯柱-构造柱组合配筋砌块墙体抗震性能的因素有很多，本文主要针对上部芯柱-构造柱组合配筋砌块墙体进行研究，考虑了墙体中部构造柱数量、砌块强度等级以及竖向压应力等参数对底层框架芯柱-构造柱组合配筋砌块墙体抗震性能的影响。分别建立了不同参数下的ANSYS有限元模型，并模拟了底层框架芯柱-构造柱组合配筋砌块墙体在竖向荷载和水平荷载共同作用下，从开裂到破坏的全过程。分析并总结了这些参数对底层框架芯柱-构造柱组合配筋砌块墙体抗震性能的一些影响规律。
　　 对底层框架芯柱-构造柱组合配筋砌块墙体在相同的控制因素下:单独减少墙体中部构造柱的数量，其滞回曲线所包面积明显下降，屈服荷载、极限荷载分别降低了大约15.4％和22.9％，刚度退化更迅速，延性及能量耗散能力降低较明显;单独提高砌块强度等级，其滞回曲线所包面积有所增加，屈服荷载变化不大，极限荷载却提升了大约14.3％，延性及能量耗散能力也得到了提升;单独增大竖向压应力，能使其滞回曲线所包面积稍有增加，承载能力、延性及能量耗散能力的提升均不明显。由此可见，墙体中部构造柱的数量对底层框架芯柱-构造柱组合配筋砌块墙体抗震性能的影响极大。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景

1．2 砌块砌体结构的发展及应用现状

1．2．1 砌块砌体结构的优势

1．2．2 砌块砌体结构的发展

1．2．3 砌块砌体结构的应用现状

1．3 芯柱-构造柱组合配筋砌块墙体的分类及研究现状

1．3．1 芯柱-构造柱组合配筋砌块墙体的分类

1．3．2 芯柱-构造柱组合配筋砌块墙体的研究现状

1．4 本文的主要研究内容

第2章 底层框架芯柱-构造柱组合配筋砌块墙体数值分析的相关理论

2．1 引言

2．2 有限元分析理论简介

2．2．1 有限元法的基本原理及优点

2．2．2 有限元法的求解步骤

2．3 底层框架芯柱-构造柱组合配筋砌块墙体材料的本构关系

2．3．1 混凝土的本构关系及破坏准则

2．3．2 砌块砌体的本构关系及破坏准则

2．3．3 钢筋的本构关系

2．4 墙体中裂缝的处理

2．4．1 裂缝处理的方法

2．4．2 裂缝的剪力传递系数

2．5 材料间的联接问题

第3章 底层框架芯柱-构造柱组合配筋砌块墙体有限元模型的建立

3．1 引言

3．2 基本假定

3．3 ANSYS有限元模型的建立

3．3．1 模型的选择

3．3．2 单元的选取

3．3．3 网格划分

3．3．4 求解及收敛问题

3．4 数值模拟与试验验证

3．4．1 模型尺寸及参数的选用

3．4．2 数值模拟与试验结果的对比

3．5．3 对比后结论

3．5 底层框架芯柱-构造柱组合配筋砌块墙体有限元模型的建立

3．5．1 模型尺寸及参数的选用

3．5．2 约束及荷载的施加

第4章 底层框架芯柱-构造柱组合配筋砌块墙体抗震性能的研究

4．1 引言

4．2 ANSYS动力模态分析

4．2．1 模态分析的基本理论

4．2．2 模态分析方法

4．2．3 FCBW周期与振型分析

4．3 ANSYS动力谐响应分析

4．3．1 谐响应分析的基本理论

4．3．2 谐响应分析方法

4．3．3 FCBW动力谐响应分析

4．4 FCBW的ANSYS模拟结果分析

4．4．1 破坏过程的主要特征

4．4．2 破坏过程的阶段划分

4．5 FCBW滞回曲线和骨架曲线分析

4．5．1 FCBW滞回曲线分析

4．5．2 FCBW骨架曲线分析

4．5．3 FCBW骨架曲线的归一化

4．6 FCBW刚度退化与延性耗能分析

4．6．1 FCBW的刚度退化曲线分析

4．6．2 FCBW的延性分析

4．6．3 FCBW的能量耗散分析

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢