钢筋混凝土框架异型中节点抗剪承载力及ABAQUS非线性有限元分析-结构工程专业论文.docxVIP

Nonlinear Finite Element Analysis on Shear Capacity of R.C Abnormal Frame Interior Joints by Using ABAQUS Software A Dissertation Submitted for the Degree of Master Candidate：Chen Lin Supervisor：Associate Prof. Li Hong Chang’an University, Xi’an, China 论文独创性声明 本人声明:本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究 工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出 重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本论文中不包含任 何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名: Tj，忏 )Dlv 年 Y 月节日 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属 学校。 学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请 专利等 权利 。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或 成果时，署名单位仍然为长安大学。 (必威体育官网网址的论文在解密后应遵守此规定〉 企文作者签名:户作 )0， ν 年工月才日 必)γ 年 f 月才日 摘 要 由于大跨、重载工业厂房及高层建筑结构等现代建筑中广泛存在钢筋混凝土框 架异型节点，且国内外大量震害表明，此异型节点的受力特征明显不同于常规节点。 为直观了解该类节点的受力及传力机理，对 12 个异型节点构件进行了低周反复加 载试验，得到了异型节点构件的破坏模式、受力机理、特征荷载和耗能能力，进一 步分析了节点抗剪承载力的影响因素。 在试验基础上，采用 ABAQUS 软件对框架异型中节点进行了非线性有限元模 拟分析，计算结果显示：在节点核心区对角线方向有很明显的斜压应力带，在小核 心区域最大,且最大主应力为压应力；节点区裂缝先出现在小核心区，通裂后斜裂缝 才在小核心外的大核心区出现并扩展。而大小梁刚度相差较大的构件节点区裂缝主 要发生在沿大小梁高度差的区域内，主要沿着小梁上端部到大梁下端部的方向发生 破坏（即沿核心区对角线 BE 向比另一对角线 AD 向破坏严重），斜裂缝单向分布， 大核心对角线 BE 向裂缝分布密且主裂缝较宽；通过对比分析，构件节点的受力机 理、破坏形态、裂缝发展以及荷载位移曲线，与试验结果符合较好。 通过有限元软件对特殊配筋构造措施的构件（J?11、J?12）进行了加载过程受 力分析，分析结果表明：采用梁垂直加腋措施后（构件 J?11），节点核心区的混凝 土得到了增加，且有效地转移了梁端塑性铰，从而减小了节点核心区钢筋与混凝土 间的滑移，延缓或减少出现在节点区的裂缝；小梁弯折钢筋处由于应力集中，在小 梁与加腋交界处首先发生破坏，避免了节点区过早破坏；采用交叉弯折梁筋措施后 （构件 J?12），有利于在加载初期转移梁端塑性铰，相对提高梁对节点核心区的约 束作用，待荷载增大后交叉弯折钢筋转移梁端塑性铰效果不明显，构件的抗震性能 没有得到改善。 分别对平面异型中节点和空间异型中节点进行分析，并参考北山和宏试验关于 直交梁影响效应的研究，可知直交梁对构件节点区的约束作用不宜考虑过大，建议 我国现行混凝土结构设计规范（GB50010?2010）、抗震设计规范（GB50011?2010） 在满足规范约束条件时，基于规范（GB50010?2010、GB50011?2010），根据通裂阶 段构件节点剪力的试验值、有限元值、公式 5.7 计算的剪力值，修正有关参数并推 导该类异型节点受剪承载力公式，为该类节点的合理设计提供依据。 i ii ii 关键词：非线性有限元分析、异型节点、抗剪承载力、核心区、特殊配筋构造措施 ※ 国家自然科学基金资助项目 教育部高校博士点基金资助项目（20060710004） iii iii Abstract The abnormal joint in R.C. frame structure is widely present in large span, heavy industrial plants and high-rise building structures. The damage caused by earthquakes at home and abroad indicates that the force characteristics of abnormal joint are significantly different from normal joint.