基于ANSYS的混凝土小型空心砌块剪力墙非线性有限元动力分析

论文摘要

在对国内外混凝土空心砌块砌体性能研究的文献综述的基础上,基于有限元理论、动力分析理论及ANSYS有限元分析软件技术,建立了配筋混凝土空心砌块砌体剪力墙动力分析模型,并利用典型的试验结果进行了验证,结果表明,根据本文提出的模型进行计算分析的结果与试验结果符合较好。本文还设计了六片配筋混凝土空心砌块砌体剪力墙伪静力试验试件,通过对影响参数、测试参数及加载装置的设计,为数值分析提供了试验模型。随后根据所建模型对试验设计的六片配筋混凝土空心砌块砌体剪力墙进行了动力性能分析,主要包括配筋砌块砌体剪力墙的周期、振型、谐响应、滞回曲线、骨架曲线、延性的分析。通过上述分析,本文得出以下主要结论:1.配筋混凝土小型空心砌块剪力墙结构体系的前六个周期较普通钢筋混凝土剪力墙结构体系相应振型的周期长,可见配筋混凝土小型空心砌块剪力墙结构比普通钢筋混凝土剪力墙结构的抗侧刚度小,这对抗震是有利的。2.振型分析可以得出HBW1、HBW2、HBW3、HBW4四面墙体的前六阶振型的形式是一样的,而带洞的HBW5、HBW6两片墙体的第四和第五阶振型与前四面墙体的第四和第五阶振型的形式不一样,其余四阶振型的形式是完全一样的,经分析振型形式的不同的原因是HBW5和HBW6两片墙体中间开洞所致,开洞使构件的刚度和质量分布发生了变化,从而导致了构件振型的变化。3.有水平钢筋的墙体试件HBW1、HBW3、HBW5在达到极限荷载之前,表现出大体相似的性能。它们的滞回曲线丰满而稳定,呈现纺锤形,从它们的骨架曲线上看,它们的骨架曲线走向趋势相似。4.骨架曲线在上升段很接近,基本按同一趋势发展,所不同的主要是极限荷载数值及下降段的特征,达到最大荷载时均会出现水平滑移现象,即位移显著增大后荷载再下降,表明砌块水平缝处产生了滑移。5.在墙片灰缝中增设水平钢筋不仅可以提高墙体的抗剪承载力,而且对提高墙体延性也有贡献,使墙片的延性进一步提高。这是由于水平钢筋限制了主裂缝的突然贯通,当最终水平钢筋屈服后,位移才进一步增大,约束构造柱的约束作用才充分发挥。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及应用现状
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外现状
• 1.2.2 国内现状
• 1.3 课题研究的意义及主要工作
• 1.3.1 课题研究的意义
• 1.3.2 本文的主要工作
• 第2章 试件制作及试验主要参数选择
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 砌块
• 2.1.2 砂浆
• 2.1.3 混凝土
• 2.1.4 钢筋
• 2.2 试件制作
• 2.2.1 试验目的
• 2.2.2 试件制作
• 2.3 试件的参数
• 2.4 本章小结
• 第3章 配筋砌块砌体剪力墙伪静力试验方案设计
• 3.1 试验内容
• 3.2 墙体详图
• 3.3 试验装置、加载制度以及位移计和混凝土应变片的布置
• 3.3.1 试验装置
• 3.3.2 加载制度
• 3.3.3 位移计和混凝土应变片的布置
• 3.4 本章小结
• 第4章 配筋砌块砌体剪力墙有限元模型
• 4.1 有限元理论综述
• 4.1.1 有限元法的起源
• 4.1.2 有限元基本概念和原理
• 4.1.3 有限元法的优点
• 4.1.4 有限元法分析问题和求解的步骤
• 4.2 基本假定
• 4.3 有限元模型的建立
• 4.3.1 建立有限元模型
• 4.3.2 芯柱混凝土与砌块的固接处理
• 4.3.3 单元的选取
• 4.3.4 单元格划分
• 4.3.5 本构关系
• 4.4 模型与算例
• 4.4.1 模型与参数的选用
• 4.4.2 模型分析与试验结果的对比
• 4.5 本章小结
• 第5章 配筋砌块砌体剪力墙动力性能研究
• 5.1 引言
• 5.2 ANSYS动力模态分析综述
• 5.2.1 结构固有振动特性分析
• 5.2.2 模态提取方法
• 5.2.3 模态分析方法
• 5.3 ANSYS动力谐响应分析综述
• 5.3.1 结构固有振动特性分析
• 5.3.2 谐响应提取方法
• 5.3.3 谐响应分析方法—模态叠加法
• 5.4 六片墙体周期与振型分析
• 5.5 六片墙体的动力谐响应分析
• 5.6 六片墙体的ANSYS模拟结果分析
• 5.6.1 ANSYS分析破坏过程的主要特点
• 5.6.2 破坏过程的阶段划分
• 5.7 六片墙体的ANSYS模拟滞回曲线结果分析
• 5.8 六片墙体的ANSYS模拟骨架曲线结果分析
• 5.9 位移和延性分析
• 5.10 本章小结
• 第6章 结论及展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢