短肢剪力墙结构的抗震性能比较分析

论文摘要

短肢剪力墙结构与其它结构形式相比有很多优势,但国内外的研究还不尽完善。为充分利用其优点,了解短肢剪力墙结构的抗震性能,本文利用ANSYS有限元分析软件、PKPM结构计算软件,对拟建中的宜昌锦绣天下二期D-16区R18楼进行有限元模拟和分析。由于没有全短肢剪力墙结构的工程实例,本文以普通剪力墙结构为依托,通过减少剪力墙的长度使之成为短肢剪力墙结构。本文对短肢剪力墙结构进行了模态分析、反应谱分析、弹性时程分析、静力弹塑性分析,以及与普通剪力墙结构的计算结果作对比,综合评估短肢剪力墙结构的抗震性能,主要工作和结论如下:（1）两结构在Y方向的侧移大于X方向,表明结构在Y方向的刚度弱于X方向。两结构的第1阶振型为Y方向平动,第2阶振型为X方向平动,第3阶振型为扭转振型。（2）采用模态分析,得到短肢剪力墙结构的第一自振周期为3.49秒,周期比为0.79。两种软件计算地第一自振周期误差在5%以内,说明有限元模型合理,增加了分析研究的可靠性。（3）采用反应谱分析,得到各楼层位移、层间位移角等,找出整个结构的薄弱部位。比较两结构的计算结果,得出短肢剪力墙结构的适用范围。（4）采用弹性时程分析,对结构进行多遇地震作用下的计算,确定Taft波、EL centro波和武汉人工波,得出三波的加速度时程曲线、位移时程曲线,并将两结构所得的结果再作对比,综合评估两者的抗震性能。（5）采用push-over法,分析了结构的弹塑性性能,得到了底部剪力-位移曲线;以目标位移为基准进行二次推覆分析,得到结构的层间位移角,评估罕遇地震作用下结构的抗震性能。（6）由于短肢剪力墙结构具有轻质、便于布置户型等优点,只要在结构中布置合理数量的短肢剪力墙,则可以在6、7度抗震设防区域推广使用。本文把ANSYS有限元分析软件和PKPM结构计算软件运用于实际工程,模拟和分析短肢剪力墙结构的受力特性,具有一定的理论意义和现实意义,希望相关方法和有关结论能对结构设计者提供一定的参考和帮助。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 结构抗震性能研究的背景
• 1.2 短肢剪力墙结构的定义及构造要求
• 1.3 短肢剪力墙结构的研究现状
• 1.3.1 理论研究方面
• 1.3.2 试验研究方面
• 1.4 本文的提出
• 1.4.1 工程介绍
• 1.4.2 基本抗震设计信息
• 1.5 本文的研究内容
• 1.5.1 本文研究的目的和意义
• 1.5.2 本文的研究思路
• 第2章 钢筋混凝土有限元分析理论
• 2.1 钢筋混凝土结构有限元分析模型
• 2.1.1 分离式模型
• 2.1.2 组合式模型
• 2.1.3 整体式模型
• 2.2 材料的本构关系模型
• 2.2.1 线弹性状态材料模型
• 2.2.2 非线性状态材料模型
• 2.3 有限元模型的建立
• 2.3.1 建立有限元模型的方法
• 2.3.2 定义单元类型
• 2.3.3 建立几何模型
• 2.3.4 网格划分
• 2.3.5 定义边界条件
• 2.3.6 荷载施加
• 2.4 本章小结
• 第3章 模态分析
• 3.1 模态分析的基本理论
• 3.2 基本模态分析
• 3.2.1 普通剪力墙结构ANSYS分析
• 3.2.2 普通剪力墙结构PKPM分析
• 3.2.3 短肢剪力墙结构ANSYS分析
• 3.2.4 短肢剪力墙结构PKPM分析
• 3.3 两种结构模态分析的比较
• 3.4 本章小结
• 第4章 反应谱分析
• 4.1 反应谱分析的基本理论
• 4.2 反应谱参数分析
• 4.3 抗震变形分析
• 4.3.1 反应谱X、Y方向底部反力
• 4.3.2 层间位移及层间位移角
• 4.4 两种结构反应谱分析比较
• 4.5 本章小结
• 第5章 弹性时程分析
• 5.1 时程分析的基本理论
• 5.1.1 基本理论介绍
• 5.1.2 时程分析法的功能和主要步骤
• 5.2 阻尼的取值
• 5.3 地震波的选择
• 5.4 多遇地震下的时程分析
• 5.4.1 EL centro波时程分析结果
• 5.4.2 Taft波时程分析结果
• 5.4.3 武汉人工波时程分析结果
• 5.5 两种结构的比较分析
• 5.5.1 普通剪力墙结构结果分析
• 5.5.2 短肢剪力墙结构结果分析
• 5.6 本章小结
• 第6章 静力弹塑性分析
• 6.1 基本概述
• 6.2 静力弹塑性分析
• 6.2.1 静力弹塑性分析的主要步骤
• 6.2.2 静力弹塑性分析的基本假定
• 6.2.3 目标位移
• 6.2.4 静力弹塑性计算
• 6.3 本章小结
• 第7章 结论与展望
• 7.1 本文的主要结论
• 7.2 后续工作与展望
• 参考文献
• 攻读硕士期间公开发表的论文
• 致谢