钢筋混凝土剪力墙不同开洞形式对其刚度及受力性能的影响分析

摘要

随着建筑技术的进步和建筑市场的不断发展，钢筋混凝土剪力墙结构作为高层建筑主要抗侧力体系，应用越来越广。剪力墙是一种片状的结构，高度大，厚度小，它的优势是承载力大，剪力墙平面内刚度大，劣势是其剪切变形比较大，并且在剪力墙平面外的刚度很小。随着人们对建筑美观和用途的需要逐步改变，以往单一的建筑外形逐步趋向于多元化，在剪力墙上开洞的情况也越来越复杂，洞口不再是规则的形状和排列，出现了许多异形洞口的建筑案例，这一方面丰富了建筑的形式，另一方面对建筑结构特别是剪力墙的研究提出了新的课题。尤其是洞口尺寸、形状、排列方式的逐渐多样性，所产生的影响也变得较为复杂。我们对这一问题进行较为深入的分析，具有较大的理论和实际意义。
　　本文选取八种不同开洞形式的剪力墙作为研究对象，对于洞口大小、排列情况、异型洞口等因素对开洞剪力墙的特性的改变做了分析。文章介绍了开洞剪力墙的分类及受力特点，并简述了每种开洞剪力墙的计算方法。还介绍了有限元法的发展历史、主要原理以及在剪力墙计算上的应用，介绍了用ANSYS软件计算剪力墙的主要步骤。在用ANSYS软件对不同开洞形式的剪力墙进行分析时，主要完成以下两项工作:①应用ANSYS程序对八种剪力墙裂缝和变形分布形态做了对比分析;②利用ANSYS软件对本文所选择的八种不同形式的开洞剪力墙的应力分布情况进行了对比分析，从中总结出不同的异形洞口对剪力墙所造成的不同影响。
　　经过分析，本文得到如下结论:
　　(1)从洞口的大小、排列、形状对剪力墙刚度的影响来看，不同类型的洞口排列方式及异形的洞口（比如宽扁洞口和狭长洞口），相对应的剪力墙的刚度和受力及变形性能都会不同，就刚度来看，洞口越大、排列越不规则、洞口形状不规则，剪力墙的刚度将减小，相比狭长洞口，宽扁洞口导致的刚度减小尤其严重;
　　(2)洞口的大小对洞口周边应力集中的现象也有影响，比如洞口的边长加长，应力集中的现象会比边长较短的情况有所减小，且相比小洞口情况，较大洞口周边的应力分布会出现变号情况;洞口角部应力的符号，不在同一条对角线上相反，在一条对角线上的相同。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 本文的研究背景及意义

1．2 高层建筑的发展历史及主要的结构体系

1．3 开洞剪力墙分类及受力特点

1．3．1 整体剪力墙

1．3．2 小开口整体剪力墙

1．3．3 联肢剪力墙

1．3．4 壁式框架

1．4 国内外剪力墙及开洞剪力墙研究现状

1．4．1 国外研究现状

1．4．2 国内研究现状

1．5 本文的内容及意义

第二章 开洞剪力墙的计算方法

2．1 基本假定

2．2 剪力墙的传统计算方法

2．2．1 整体剪力墙的内力与位移计算

2．2．2 小开口整体墙的内力及位移计算

2．2．3 联肢墙的内力与位移计算

2．2．4 壁式框架计算

2．2．5 小结

2．3 有限元法计算剪力墙

2．3．1 有限元法发展概况

2．3．2 当代有限元法的主要发展成果

2．3．3 有限元法基本思想及分类

2．3．4 有限元法的求解过程

2．3．5 剪力墙计算有限条法

2．4 本章小结

第三章 基于ANSYS软件的钢筋混凝土理论

3．1 有限元软件介绍

3．2 ANSYS软件介绍

3．3 ANSYS软件分析的三个基本模块

3．4 采用有限元法对钢混进行分析

3．4．1 有限元法分析钢混的基本原理

3．4．2 钢混的有限元法模型介绍

3．5 材料的应力应变关系

3．5．1 混凝土的线性行为

3．5．2 混凝土的非线性行为

3．5．3 钢筋的本构关系

3．6 ANSYS数值计算方法

3．7 ANSYS数值计算收敛的影响因素

3．8 本章小结

第四章 开洞剪力墙的ANSYS分析

4．1 剪力墙模型的选取准则

4．1．1 剪力墙模型外部尺寸的选取准则

4．1．2 洞口形式的选取

4．1．3 剪力墙材料

4．2 用ANSYS软件分析剪力墙

4．2．1 用ANSYS软件建立剪力墙模型

4．2．2 网格划分

4．2．3 用ANSYS软件对模型求解

4．2．4 ANSYS分析后处理

4．3 本章小结

第五章 结论

5．1 本章概述

5．2 不同的开洞形式对剪力墙的影响分析

5．2．1 开洞率大小对剪力墙刚度和变形性能的影响

5．2．2 洞口是否规则排列对剪力墙刚度和变形性能的影响

5．2．3 不同的洞口形状对剪力墙的影响

5．2．4 剪力墙刚度及变形性能受洞口形式影响总结

5．3 不同的洞口形式对剪力墙轴向应力分布产生的影响

5．3．1 洞口是否规则排列和洞口形状的不同所产生的影响

5．3．2 洞口排列是否均匀以及洞口形状的不同对剪力墙第一主应力的影响

5．4 本章小结

第六章 展望

参考文献

致谢

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