用帶旋轉自由度的矩形墻元對鋼筋混凝土聯(lián)肢剪力墻作非線性分析.pdf

1、隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展,中國高層建筑發(fā)展迅速,其中不少采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結構或以剪力墻為主的結構體系.剪力墻結構經(jīng)過多次大地震的考驗,已顯現(xiàn)其良好的抗震性能.在罕遇地震作用下,抗震結構會進入彈塑性狀態(tài),以發(fā)展塑性變形來抵御地震,因此,在彈性工作準則下做出的設計是非常不經(jīng)濟的.為了充分發(fā)揮高層建筑結構的結構性能,做出經(jīng)濟合理的設計,有必要研究和計算剪力墻結構的彈塑性變形及開裂情況等非線性現(xiàn)象.剪力墻的非線性分析可用試驗手段進行,但當一個

2、構件在受荷情況下進入彈塑性階段,繼而進入破壞狀態(tài),構件就不能循環(huán)利用了,因此,研究成本非常高.相比較而言,用計算機作加載全過程仿真分析則是可行的.計算機作加載全過程仿真分析是用有限元法實現(xiàn)的.該文根據(jù)高層建筑結構剪力墻的特點,采用帶旋轉自由度的矩形墻板簡化單元,將其與高精度的分層二節(jié)點厚梁單元相組合,建立聯(lián)肢剪力墻的有限元模型.要深入了解剪力墻的彈塑性變形必然要正確描述鋼筋混凝土材料的各種非線性性能,如何選擇建立混凝土的本構關系是其中的

3、一個關鍵.長期以來,很多學者采用次彈性類正交異性的Darwin-pecknold本構關系等于計算機加載全過程仿真分析中,但是次類本構關系只能用于比例加載中.高層建筑結構中的剪力墻受有相對不變的自重等豎向荷載及風荷載和地震荷載等水平反復荷載的共同作用,其主應力軸在不斷旋轉,處于一般加載情形.不宜采用Darwin-pecknold本構關系.該文采用相關聯(lián)流動法則的應變硬化彈塑性本構關系,得到單調加載的計算結果,再采用邊界面模型所描述的彈塑性

4、本構關系進行反復荷載下剪力墻的非線性分析.通過幾個經(jīng)典算例證明了該文所構造的帶旋轉自由度的墻板單元是準確可行的,將其與分層二節(jié)點厚梁單元組合,所建立的鋼筋混凝土聯(lián)肢剪力墻模型能正確反映其在反復荷載下的變形全過程.同時,該文導出的關于鋼筋混凝土聯(lián)肢剪力墻非線性分析的有限元計算列式是合理的,編制的計算程序具有高效,易于實施運算的特點,能給出P-△曲線,混凝土裂縫生成發(fā)展與壓碎,鋼筋屈服等信息.如果將該文的平面墻板單元與板彎曲單元相組合成為平