預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震性能有限元分析.pdf

1、目前大跨度空間結(jié)構(gòu)是發(fā)展最快的結(jié)構(gòu)類(lèi)型。大跨度建筑及作為其核心的空間結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r已是代表一個(gè)國(guó)家建筑科技水平的重要標(biāo)志之一。而預(yù)應(yīng)力技術(shù)的特點(diǎn)使其廣泛應(yīng)用于土木工程的各個(gè)領(lǐng)域，但是它的抗震性能還在研究之中。目前有兩種觀點(diǎn)：一種觀點(diǎn)認(rèn)為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的抗震性能比普通混凝土結(jié)構(gòu)要差，盡管預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)能夠減小結(jié)構(gòu)的裂縫寬度和變形，但是預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)阻尼小、耗能差、地震反應(yīng)大。另一觀點(diǎn)認(rèn)為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)于改善結(jié)構(gòu)的耐久性和振動(dòng)

2、反應(yīng)都是有利的。此觀點(diǎn)認(rèn)為在同等條件下預(yù)應(yīng)力框架開(kāi)裂較晚，裂縫較少且卸載后裂縫恢復(fù)性較好，具有較好的抗震性能，從能量消耗角度來(lái)看，如果預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，其性能不比普通混凝土結(jié)構(gòu)差。究竟預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)抗震性能如何，影響因數(shù)有哪些?還有待于進(jìn)一步的研究。 對(duì)于鋼筋混凝土的力學(xué)性能，長(zhǎng)期以來(lái)人們都是用線彈性理論分析鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)力或內(nèi)力，同時(shí)以往的研究方法多以實(shí)驗(yàn)為主，這種設(shè)計(jì)方法往往是基于大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的經(jīng)驗(yàn)公式，缺乏系

3、統(tǒng)的理論性。因此尋求一種系統(tǒng)的能夠反應(yīng)結(jié)構(gòu)內(nèi)部不同階段的不同狀態(tài)的科學(xué)的方法就變得很重要，而有限元分析方法恰好可以提供大量結(jié)構(gòu)反應(yīng)信息，特別是不同受力狀態(tài)和不同階段的信息，如何將其更好的應(yīng)用于混凝土的性能分析中，也是值得探討的問(wèn)題?；谝陨蟽蓚€(gè)問(wèn)題，論文主要進(jìn)行了如下工作： 1．對(duì)不同軸壓比情況進(jìn)行了對(duì)比計(jì)算，探討了他們對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能的影響。結(jié)果表明軸壓比較小時(shí)，提高軸壓比對(duì)結(jié)構(gòu)側(cè)向承載有利，當(dāng)軸壓比超過(guò)0.6時(shí)，提高軸壓比對(duì)結(jié)

4、構(gòu)承載力的提高非常小。 2．往復(fù)加載計(jì)算表明，軸壓比的提高對(duì)結(jié)構(gòu)的延性和滯回性能有不利的影響。軸壓比為0.6以后滯回環(huán)變得比較窄。但小于0.6的情況下，沒(méi)有太大影響。 3、對(duì)不同預(yù)應(yīng)力度情況進(jìn)行了對(duì)比計(jì)算，單調(diào)荷載作用下不同預(yù)應(yīng)力度的框架的荷載一位移曲線比較相似，預(yù)應(yīng)力度對(duì)于框架的極限承載力沒(méi)有太大的影響，不同預(yù)應(yīng)力度的框架的荷載一位移曲線比較相似。 4、非預(yù)應(yīng)力框架的滯回曲線基本上沒(méi)有捏縮現(xiàn)象，而預(yù)應(yīng)力框架的滯

5、回曲線均有不同程度的捏縮現(xiàn)象。在初期，當(dāng)結(jié)構(gòu)處于彈性階段時(shí)，非預(yù)應(yīng)力框架和預(yù)應(yīng)力框架的剛度變化不大。進(jìn)入彈塑性階段后，非預(yù)應(yīng)力框架抗側(cè)剛度的退化比預(yù)應(yīng)力框架要嚴(yán)重一些。在塑性階段后期，非預(yù)應(yīng)力框架和預(yù)應(yīng)力框架的剛度經(jīng)過(guò)退化后，剛度又趨于一致。 5．水平往復(fù)加載過(guò)程中，預(yù)應(yīng)力框架的裂縫比非預(yù)應(yīng)力框架要少。在模擬多遇地震的循環(huán)過(guò)程中，循環(huán)加載結(jié)束后預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)混凝土恢復(fù)的比較好，裂縫閉合情況良好，可見(jiàn)預(yù)應(yīng)力框架的恢復(fù)特性比非預(yù)應(yīng)力框架要明

6、顯好多。 6、總結(jié)了有限元方法用于混凝土分析中需要注意的一些問(wèn)題。主要有：防止不合理的邊界條件引起應(yīng)力集中，網(wǎng)格密度的控制，在滿足計(jì)算要求的情況下不要太密，荷載步長(zhǎng)不能過(guò)大，收斂準(zhǔn)則在不影響計(jì)算精度的情況下盡量放寬。 7．利用有限元分析方法對(duì)火力發(fā)電廠煤倉(cāng)間結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，建立了火力發(fā)電廠煤倉(cāng)間結(jié)構(gòu)模型，針對(duì)不同強(qiáng)度地震進(jìn)行了計(jì)算，找出了結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，探討了預(yù)應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的影響，驗(yàn)證了預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)方案的可行性，為此