24089.基于有限元的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)倒塌分析

1、分類號：UDC：學(xué)校代碼：10153密級：公開碩士學(xué)位論文基于有限元的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)倒塌分析作者姓名：指導(dǎo)教師：申請學(xué)位：所在單位：郝中華王強副教授工學(xué)碩士土木工程學(xué)院入學(xué)年月：學(xué)科專業(yè)：2011年9月結(jié)構(gòu)工程論文提交日期：2013年11月論文答辯日期：2013年12月學(xué)位授予日期：2014年1月答辯委員會主席：康立中答辯委員會組成：鏖童蟲塞4明昱趙韭徨漫韭延生崔璺羞金嶠——碩士研究生學(xué)位論文摘要I摘要我國是世界上城市化速度最快的國

2、家，同時也是地震災(zāi)害最為嚴(yán)重的國家。隨著城市建設(shè)的高速開展，出現(xiàn)了越來越多的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和新型結(jié)構(gòu)，但鋼筋混凝土(Rc)框架結(jié)構(gòu)因其具有易于施工、傳力路徑清晰和建筑平面布置靈活等優(yōu)點，在現(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)中仍占很大的比例。大量的震害資料顯示，在震災(zāi)嚴(yán)重的地區(qū)大量鋼筋混凝土(Rc)框架結(jié)構(gòu)發(fā)生倒塌，人員傷亡和財產(chǎn)損失及其嚴(yán)重。研究鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)倒塌破壞過程，有助于更為深入的了解鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗倒塌性能，這將是結(jié)構(gòu)抗震領(lǐng)域未來的主要研究方向之一

3、?；谏鲜鲈?，本文就鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的斷裂破壞和倒塌問題，結(jié)合大型通用有限元軟件ABAQUS開展了模擬研究。主要內(nèi)容如下：1、鋼筋混凝土梁柱構(gòu)件單元構(gòu)型及其單元消除技術(shù)研究基于對結(jié)構(gòu)整體分析時計算效率及準(zhǔn)確性的考慮，本文研究了用于模擬鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件的單元構(gòu)型，選用了ABAQUS顯式分析模塊中的鐵摩辛柯(Timoshenko)三維纖維梁單元B31。B31單元可以較好地描述軸向、彎曲和扭轉(zhuǎn)變形，且能夠考慮結(jié)構(gòu)倒塌破壞中的接

4、觸碰撞問題，適用于進行結(jié)構(gòu)倒塌分析。為解決有限單元法無法直接描述構(gòu)件由連續(xù)體變?yōu)榉沁B續(xù)體的斷裂破壞過程的問題，本文采用單元消除(殺死)技術(shù)，以“犧牲”構(gòu)件關(guān)鍵截面處個別單元為代價，近似地模擬構(gòu)件的斷裂破壞。2、鋼筋、混凝土材料破壞準(zhǔn)則研究結(jié)構(gòu)倒塌破壞的本質(zhì)是材料的失效斷裂破壞。本文研究了目前較為常用的破壞準(zhǔn)則，其中極限應(yīng)變準(zhǔn)則能夠較好地描述結(jié)構(gòu)倒塌破壞的本質(zhì)，其破壞閾值僅與材料自身性能有關(guān)，且容易通過試驗測定。故采用極限應(yīng)變準(zhǔn)則作為破壞

5、標(biāo)準(zhǔn)。另外，本文研究了鋼筋、混凝土材料在拉、壓狀態(tài)下的破壞特點，對鋼筋、保護層混凝土、核心混凝土分別定義了不同的破壞規(guī)則。3、鋼筋混凝土柱單、雙向往復(fù)加載下的數(shù)值模擬本文分別模擬了單、雙向往復(fù)加載時鋼筋混凝土柱的模擬了鋼筋混凝土柱構(gòu)件的非線性及斷裂破壞過程，并進行了對比，發(fā)現(xiàn)雙向彎曲耦合作用嚴(yán)重降低了鋼筋混凝土柱的承載能力及耗能性能。這對于進行鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在強震作用下的倒塌破壞機制研究具有重要的意義。4、平面框架倒塌破壞數(shù)值模擬本