钢筋混凝土结构强度中心运动与结构扭转的相关性研究

摘要

建筑设计常使得结构抗侧力构件和质量布置的不均匀,形成结构不对称现象,在地震作用下引发扭转破坏。本文着重研究钢筋混凝土结构在弹塑状态下的强度中心的运动过程,解释大震作用下结构的扭转破坏原因。重点研究刚度中心、质量中心、强度中心三者之间的关系。现存文献对三者之间的研究以概念、定义简单实验为主,没有说明实际结构设计的可操作方法。在结构层抗侧力构件全部处于弹性阶段时,刚度中心与强度中心重合。随着抗侧力构件的塑性发展,强度中心会偏移初始位置,是全过程运动。刚度中心不能反映结构弹塑性状态下的扭转中心,只有强度中心才能反映结构弹塑性状态下的扭转中心。
　　本文尝试用精确数值方法解释三者之间的关系。PUSH-OVER是一种模拟地震作用的静力弹塑性方法,宏观上能够反映结构破坏全过程,是本课题的研究中依靠的基本方法。并且PUSH-OVER是实际结构设计中可以操作的工程方法。本文共建立了3个钢筋混凝土结构模型:模型1属多层规则结构,调整质量分布后,形成对比模型1-I和模型1-II。模型2属多层平面不规则结构,局部增加一道剪力墙后,形成对比模型2-I和模型2-II。模型3是高层平面不规则结构。模型2-II与模型3均带有剪力墙,模型3抗侧力构件布置比模型2-II均匀。运用PUSH-OVER分析分别找出各步下的结构层强度中心。通过分析强度中心偏移初始位置的大小,得出:几何对称性好的结构强度中心偏移小于几何对称性差的,刚度对称性好的结构强度中心偏移小于刚度对称性差的。可以指出,强度中心运动过程,对结构扭转变形影响很大。

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1.绪论

1.1研究的背景及意义

1.2国内外研究进展

1.3设计规范关于结构不规则的规定

1.4结构在弹塑性状态下扭转

1.5研究的内容及目的

1.6研究方法

2.PUSH-OVER推覆分析基础理论

2.1材料非线性模式

2.2弹塑性有限元模型

2.3非线性迭代过程

2.4推覆加载策略

3.强度中心计算

3.1强度中心的计算方法

3.2模型1强度中心计算

3.3模型2强度中心计算

3.4模型3强度中心计算

4.数据分析

4.1各模型在弹塑性状态下扭转情况

4.2强度中心运动过程

4.3强度中心偏移质量中心过程

结论

参考文献

附录A抗侧力构件剪力表

附录B结构平面扭转变形图

在学研究成果

致谢