双连梁双肢剪力墙结构抗震有限元分析
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《M型钢-混凝土组合剪力墙抗震性能有限元分析》篇一一、引言随着现代建筑技术的不断发展,M型钢-混凝土组合剪力墙因其良好的力学性能和优越的抗震能力,在高层建筑中得到广泛应用。
为了更好地理解其抗震性能,本文采用有限元分析方法,对M型钢-混凝土组合剪力墙的抗震性能进行深入研究。
二、M型钢-混凝土组合剪力墙概述M型钢-混凝土组合剪力墙是一种新型的建筑结构形式,其由M型钢和混凝土组成,具有较高的承载能力和良好的抗震性能。
M型钢的优良力学性能和混凝土的高强度使得这种结构形式在高层建筑中得到广泛应用。
三、有限元分析方法有限元分析方法是一种有效的工程分析手段,可以模拟复杂的物理现象。
在本文中,我们采用有限元分析软件对M型钢-混凝土组合剪力墙进行建模和分析,以研究其抗震性能。
四、模型建立与参数设置我们建立了M型钢-混凝土组合剪力墙的有限元模型,并设置了合理的参数。
模型中考虑了M型钢和混凝土的力学性能、连接方式、边界条件等因素。
同时,我们还设置了不同的地震波和地震烈度,以模拟不同的地震环境。
五、结果与分析1. 应力分布:在地震作用下,M型钢和混凝土均承受了较大的应力。
M型钢主要承受拉应力,而混凝土则主要承受压应力。
在剪力墙的拐角处和连接处,应力集中现象较为明显。
2. 变形情况:在地震作用下,M型钢-混凝土组合剪力墙发生了较大的变形。
变形主要集中在剪力墙的拐角处和连接处,但整体上剪力墙仍保持了较好的稳定性和承载能力。
3. 抗震性能:在不同地震波和地震烈度的作用下,M型钢-混凝土组合剪力墙均表现出了良好的抗震性能。
即使在强烈的地震作用下,剪力墙仍能保持较好的稳定性和承载能力。
六、结论通过有限元分析,我们得出以下结论:1. M型钢-混凝土组合剪力墙在地震作用下具有较好的应力分布和变形情况,整体上保持了较好的稳定性和承载能力。
2. M型钢和混凝土的优良力学性能使得这种剪力墙具有较好的抗震性能,尤其是在强烈的地震作用下仍能保持较好的稳定性。
《M型钢-混凝土组合剪力墙抗震性能有限元分析》篇一一、引言随着建筑结构的不断发展和进步,M型钢-混凝土组合剪力墙作为一种新型的建筑结构形式,在高层建筑、桥梁等大型建筑中得到了广泛的应用。
这种组合结构形式在抗震方面表现出了优异的性能,但其在不同地震作用下的响应和破坏机理仍需进一步研究和探讨。
因此,本文采用有限元分析方法,对M型钢-混凝土组合剪力墙的抗震性能进行了深入的研究和分析。
二、模型建立与参数设置1. 模型建立本文采用有限元软件进行建模。
根据实际工程中的M型钢-混凝土组合剪力墙结构形式,建立了相应的有限元模型。
模型中考虑了M型钢与混凝土的相互作用,以及剪力墙的几何尺寸、配筋情况等因素。
2. 参数设置在有限元分析中,为了全面了解M型钢-混凝土组合剪力墙的抗震性能,设置了不同的地震作用、不同配筋率、不同混凝土强度等参数进行模拟分析。
同时,还考虑了材料非线性和几何非线性等因素的影响。
三、有限元分析结果1. 地震作用下的响应在地震作用下,M型钢-混凝土组合剪力墙表现出了一定的延性和耗能能力。
随着地震作用的增大,剪力墙的位移逐渐增大,但整体上仍保持了较好的稳定性和承载能力。
同时,M型钢与混凝土的相互作用使得剪力墙的抗震性能得到了进一步提高。
2. 配筋率和混凝土强度的影响配筋率和混凝土强度是影响M型钢-混凝土组合剪力墙抗震性能的重要因素。
随着配筋率的增加,剪力墙的承载能力和延性得到了提高,但过高的配筋率可能会导致材料浪费和成本增加。
而混凝土强度的提高则能够增强剪力墙的抗侧移能力和耗能能力,但也会增加结构的脆性。
因此,在实际工程中需要根据具体情况进行合理的配筋和混凝土强度设计。
3. 破坏机理分析在地震作用下,M型钢-混凝土组合剪力墙的破坏机理主要包括钢筋屈服、混凝土开裂和剥落等。
在有限元分析中,可以观察到这些破坏现象的发生和发展过程。
同时,通过分析剪力墙的应力分布和变形情况,可以进一步了解其破坏机理和抗震性能。
《M型钢-混凝土组合剪力墙抗震性能有限元分析》篇一一、引言随着现代建筑技术的发展,M型钢-混凝土组合剪力墙作为新型结构体系,因其具有优越的抗震性能和结构性能,在高层建筑、桥梁等大型建筑结构中得到了广泛应用。
本文将采用有限元分析方法,对M型钢-混凝土组合剪力墙的抗震性能进行深入研究,旨在为该结构体系的设计与优化提供理论依据。
二、M型钢-混凝土组合剪力墙结构特点M型钢-混凝土组合剪力墙是由钢筋混凝土墙体与M型钢组成,具有以下特点:1. 良好的抗震性能:M型钢的加入增强了结构的整体性和稳定性,使得结构在地震作用下具有较好的抗震性能。
2. 优越的结构性能:M型钢与混凝土共同作用,使得结构具有较高的承载能力和抗弯能力。
3. 施工方便:M型钢与混凝土可以同时浇筑,施工方便快捷。
三、有限元分析方法有限元分析方法是一种基于数学和物理原理的数值计算方法,通过将连续体离散化,将复杂的结构问题转化为简单的数学问题。
本文将采用有限元分析软件对M型钢-混凝土组合剪力墙进行建模和分析。
四、模型建立与参数设置1. 模型建立:根据实际工程情况,建立M型钢-混凝土组合剪力墙的三维有限元模型。
2. 参数设置:设定地震波、地震烈度、材料参数等,以便进行不同工况下的抗震性能分析。
五、结果分析1. 位移分析:通过有限元分析,得到M型钢-混凝土组合剪力墙在地震作用下的位移情况。
结果表明,该结构体系具有较好的位移控制能力,能够有效减少结构位移。
2. 应力分析:分析M型钢和混凝土的应力分布情况,结果表明,M型钢与混凝土共同作用,应力分布均匀,增强了结构的整体性和稳定性。
3. 耗能能力分析:通过能量耗散曲线和滞回曲线等数据,分析该结构体系的耗能能力。
结果表明,该结构体系具有良好的耗能能力,能够有效吸收地震能量。
4. 不同参数对抗震性能的影响:分析不同参数(如M型钢的截面尺寸、配筋率等)对结构抗震性能的影响。
结果表明,合理设置参数能够进一步提高结构的抗震性能。
《M型钢-混凝土组合剪力墙抗震性能有限元分析》篇一一、引言近年来,随着城市化进程的加速,建筑结构不断向着大型化、复杂化的方向发展。
在此背景下,M型钢-混凝土组合剪力墙以其优越的抗震性能、高强度、高韧性等优点被广泛应用于高层建筑和超高层建筑中。
为了进一步研究M型钢-混凝土组合剪力墙的抗震性能,本文采用有限元分析方法进行深入研究,以期为相关工程设计提供参考依据。
二、M型钢-混凝土组合剪力墙概述M型钢-混凝土组合剪力墙是一种新型的组合结构形式,其由M型钢和混凝土组成,通过焊接或螺栓连接等方式将两者紧密结合在一起。
这种结构形式具有较高的承载能力和良好的抗震性能,能够有效地抵抗地震等自然灾害带来的破坏。
三、有限元分析方法有限元分析方法是一种基于数学和物理原理的数值计算方法,通过将复杂的结构离散化,对每个离散单元进行分析和求解,从而得到整个结构的性能参数。
在本文中,我们采用有限元分析软件对M型钢-混凝土组合剪力墙进行建模和计算,通过输入材料的力学性能参数、边界条件等,对结构进行动态模拟和分析。
四、模型建立与参数设置在进行有限元分析时,首先需要建立合理的模型。
我们根据M型钢-混凝土组合剪力墙的实际尺寸和材料性能,建立了三维有限元模型。
在模型中,M型钢和混凝土分别采用合适的单元类型进行模拟,同时考虑了材料非线性和几何非线性等因素的影响。
此外,我们还设置了合理的边界条件和加载方式,以模拟实际地震作用下的结构响应。
五、结果分析通过对M型钢-混凝土组合剪力墙进行有限元分析,我们得到了结构在地震作用下的位移、应力、应变等性能参数。
分析结果表明,M型钢-混凝土组合剪力墙具有良好的抗震性能,能够有效地抵抗地震作用带来的破坏。
在地震作用下,M型钢和混凝土能够协同工作,共同抵抗外力作用,保证结构的稳定性和承载能力。
此外,我们还发现,在设计中合理选择M型钢和混凝土的尺寸和配比,能够进一步提高结构的抗震性能。
六、结论与展望通过本文的有限元分析,我们得出以下结论:M型钢-混凝土组合剪力墙具有良好的抗震性能和高强度、高韧性等优点;M型钢和混凝土能够协同工作,共同抵抗外力作用;在设计中合理选择M型钢和混凝土的尺寸和配比,能够进一步提高结构的抗震性能。
第45卷第12期2015年6月下建筑结构Building Structure Vol.45No.12Jun.2015高强钢筋高强混凝土连梁抗震试验及非线性有限元分析*丁永君1,于敬海1,付春兵2,李端2,徐红茂2,曹剑锋2(1天津大学建筑设计规划研究总院,天津300072;2天津大学建筑工程学院,天津300072)[摘要]对3个三层1/4缩尺比的高强钢筋高强混凝土双肢剪力墙进行了低周往复试验,并采用ABAQUS 软件对其进行了非线性有限元弹塑性分析,得到了双连梁在弹塑性阶段的内力以及其变化规律。
结果表明,有限元分析结果与试验结果吻合良好,表明高强钢筋高强混凝土双肢剪力墙具有一定的抗震性能;增加连梁跨高比可以避免连梁发生剪切破坏,进而增加连梁的延性;与单连梁相比,双连梁具有更好的延性和耗能能力。
[关键词]高强钢筋;双肢剪力墙;HRB500钢筋;双连梁;拉伸硬化中图分类号:TU398.2文献标识码:A文章编号:1002-848X (2015)12-0001-06Seismic behavior experiment and nonlinear finite element analysison coupling beam with high strength rebar and concreteDing Yongjun 1,Yu Jinghai 1,Fu Chunbing 2,Li Duan 2,Xu Hongmao 2,Cao Jianfeng 2(1Tianjin University Research Institute of Architecture Design and Urban Planning ,Tianjin 300072,China ;2School of Civil Engineering ,Tianjin University ,Tianjin 300072,China )Abstract :Low cyclic experiments were carried out on three 1/4scale 3-storey coupled shear walls with high strength rebar and concrete.The nonlinear finite element elastic-plastic analyses were carried on the three models using the software of ABAQUS to obtain the internal forces and change laws of the double coupling beams in elastic-plastic stage.The results show that the finite element analyses results are in good agreement with the experimental results ,which proves that the coupled shear wall with high strength rebar and concrete has definite seismic performance.Increasing the span-depth ratio of coupling beam can avoid shear failure and increase the ductility.Compared with the structure of single coupling beam ,ductility and energy dissipation ability of the double coupling beams structure are better.Keywords :high strength rebar ;coupled shear wall ;HRB500rebar ;double coupling beam ;tension stiffening*天津市建交委科技项目(2012-2)。
串\并联双肢T字形短肢剪力墙抗震性能分析【摘要】本论文根据计算机仿真原理的基本思路,运用有限元原理对两种双肢T形短肢剪力墙试件进行了拟静力模拟试验。
试验采用24个自由度的空间八结点单元建立了短肢剪力墙空间分析有限元模型,运用空间非线性有限元方法进行仿真计算,揭示了两种双肢T形短肢剪力墙之间抗震性能的异同点。
提出了短肢剪力墙抗震薄弱环节及概念设计,供结构设计人员参考。
【关键词】:短肢剪力墙;有限元;计算机仿真;抗震性能一、引言《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002.J186-2002)指出“短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5-8的剪力墙,截面厚度不应小于200mm,而一般剪力墙是指截面高度与厚度之比大于8的剪力墙”。
短肢剪力墙水平断面多采用T型、L型、+型、Y型、型、Z形等截面形式,分别适用于内外墙交接处,墙体转角处和外墙连续转角处等。
短肢剪力墙结构常见的布置方案是:在建筑物平面的中央,设置一定数量的抗震剪力墙,形成一个刚度较大的抗剪核心区,而在建筑物的周边设置短肢剪力墙,并由连梁连接,协同工作,使整个结构形成一个抗震体系。
这种结构体系主要适用于25层及其以下的住宅。
短肢剪力墙相对于框架和普通剪力墙结构有以下优点:(1)符合建筑需要连接各墙的梁位于隔墙竖向平面内,属于隐蔽型。
利用隔墙位置来布置竖向构件,使结构受力需要与建筑使用功能要求较好地统一起来,避免了框架结构中梁柱突出墙面的问题。
(2)结构布置灵活墙的数量可多可少,墙肢长可长可短,主要根据抗侧力的需要而定,还可通过不同的尺寸和布置以调整刚度和刚度中心的位置。
(3)节能降耗由于减少剪力墙而代之以轻质砌体,房屋自重可以减轻,因而有利于降低造价。
另一方面,由于外墙的墙面相当一部分面积采用了轻质保温材料代替钢筋混凝土墙面,房屋的保温隔热性能也得到改善。
这有助于建筑节能目标的实现。
(4)降低地震作用力减少了混般土培的数量,使结构自重减轻,可减小结构整体刚度,增大建筑振动周期,降低地震作用力。
300丨1丨?0 150〇1?l 〇p 〇〇&)深连梁剪力墙(3界)linn.□LL2□LL2rLL2;l 11I 1I .TlnL L1=j □L L 1=□L L 1=J □go —2=:)双连梁剪力墙(D W )3 ⑴卜1y r ? w003)1—1图1模型尺寸图。
引目在高层建筑中,剪力墙结构或框架一剪力墙结构因其较好的 抗震性能被广泛应用。
实际工程中,因开洞跨度小以及保证联肢 墙具备足够侧向刚度等因素,连梁多被设计成深连梁。
大量震害 表明,双连梁剪力墙结构因跨高比较大,抗震性能比跨高比较小 的深连梁剪力墙更优[1]。
丁永君等人[3]对高强钢筋高强混凝土 双连梁剪力墙结构与单连梁剪力墙结构进行低周往复荷载下的 抗震试验研究,对比分析两者的承载力、滞回特性、延性、耗能能 力,结果表明双连梁剪力墙结构较小跨高比的单连梁剪力墙结构 承载力降低了 20% ~ 30%、延性增加约30%、耗能能力增加约 20% ;范重等人[4_7]自2009年开始持续研究剪力墙结构中的连梁 问题,先后提出多连梁、宽连梁等改进措施,并进行相应的抗震试 验研究。
本文在前人的震害经验总结、试验研究和结构设计软件研究 的基础上,在不改变洞口位置和大小的前提下,通过ANSYS 有限 元分析软件建立双连梁双肢剪力墙和深连梁双肢剪力墙试件模 型,并进行数值计算,对比分析了两者的承载力、延性、刚度、滞回 特性和耗能能力,再次肯定双连梁对剪力墙结构抗震性能的增强 效果及应用价值。
1有限元模型建立本文依据文献[2]中试验,选取两片四层高性能混凝土短肢剪力墙按1/3缩尺进行模型设计,墙体尺寸如图1所示。
其中,DW 是在SW 的连梁中央位置开一道100 mm 宽的缝槽,形成双连 梁。
两模型连梁配筋均为4<}>8的纵筋和<(4® 30的箍筋。
1.1材料模型为简化计算,本文所建的剪力墙模型中钢筋和混凝土的强度 按《混凝土结构设计规范》来确定,混凝土材料的主要输人参数见 表1。
表1混凝土材料系数弹性模量&单轴抗压强度立方体抗压强度>白松比w 裂缝间剪力传递系数卢MPa/,/M P a标准值/t ./MPa 张开闭合34 50035.5550.250.250.751.2剪力墙有限元模型ANSYS 建模中,剪力墙、连梁分别采用整体式、分离式建模,构件单元混凝土、钢筋分别采用Sdid 65,Link 8;忽略钢筋、混凝土间的相对滑移;网格划分时,两种单元在接触点耦合所有自由度, 即使钢筋与混凝土共同工作;地梁下端视为固定端约束,即对地 梁底部所有节点施加全约束。
1.3加载模型为较全面地分析双连梁的抗震性能,本文建立了单调加载和 低周反复荷载加载制度。
ANSYS 计算时,在单调荷载制度下采用荷载步级为10 kN 子步数30收敛准则为力收敛,收敛条件取0.05, 程序默认值为〇. 001;在反复循环荷载制度下,荷载步级及收敛条 件均同前,子步数取为50。
2有限元分析2.1 承载力和延性1)荷载一位移曲线分析。
在单调加载方式下,两剪力墙模型的荷载一位移曲线如图2所示:加载初期,SW 和DW 两模型的荷载一位移曲线基本重合, 且荷载与位移呈线性关系;当荷载加大到约170 kN 时,DW 开始屈Analysis and design of lattice-style united frame structureBao Lihua Ma Fulei{Shandong Power Engineering Consulting I nst itute Co. , Ltdf Jinan 250013, China)Abstract : Taking 115 kV busbar frame of the 115 kV substation as an example , the paper analyzes structural dynamic properties , load and work ing conditions of lattice-style united frame structure , explores joint design and foundation design methods , and illustrates lattice-style united struc ture features , which has provided some guidance for similar structure design .Key words : united frame structure , dynamic property , load , joint design , foundation design第43卷第10期 山 西建筑Vol .43No .102 0 1 7 年 4 月SHANXI ARCHITECTUREApr . 2017• 65 •文章编号:1009-6825 (2017) 10-0065-02双连梁双肢剪力墙结构抗震有限元分析蒋华1朱飞强2孙登坤3(1.武昌首义学院,湖北武汉430064 ; 2.武汉市江夏区城乡建设局,湖北武汉43_; 3.武汉和创建筑工程设计有限公司,湖北武汉430071)摘要:采用ANSYS 有限元软件,建立了双连梁和深连梁双肢剪力墙试件模型,对比分析了两种剪力墙在单调力加载下的各项抗震性能指标,结果表明,双连梁双肢剪力墙的抗震性能较深连梁剪力墙更优。
关键词:双连梁,双肢剪力墙,抗震性能,ANSYS 中图分类号:TU 352文献标识码:A收稿日期=2017-01-20作者简介:蒋华(1986-),女,讲师;朱飞强(1985-),男,工程师;孙登坤(1984-),男,工程师• 66 •第43卷第10期2 0 1 7年4月山西建筑SW ,DW 滞回曲线位移/mmb)D W图2剪力墙荷载一位移曲线表2剪力墙有限元模型荷载值、位移值服,位移较荷载有显著增长,而SW 的荷载在位移发生微小变化的同时继续增加。
对比整个加载过程,DW 从屈服到极限状态间,结构在保持较高承载能力的同时变形也随之增加,呈现出良好的塑 性和延性;SW 虽然极限承载力明显高于DW ,但在屈服后结构迅 速破坏,延性差。
这些现象也可由表2的对比结果中看出。
2_ 2滞回性能和耗能能力分析两种剪力墙模型在水平往复荷载作用下的荷载一位移曲线如图4所示。
由图4可见,在逐级加载至120 kN 的过程中,SW 模 型的滞回曲线几乎呈直线,而DW 的滞回曲线出现了捏拢现象,滞回环的形状较为饱满。
2)破坏形态。
SW ,DW 两模型在各加载阶段的裂缝分布情况如图3所示。
开裂阶段,两模型的初始裂缝均出现在二层梁的左下角,其中DW 的初始裂缝出现在双连梁的下部梁上。
随荷载增加,SW 裂缝陆续出现在每层连梁的左下角和右上角,并沿竖向发展,逐渐形成 竖向裂缝;DW 的每层连梁裂缝则从端部向中间缓慢发展。
到达 极限状态时,SW 连梁裂缝迅速向受拉墙肢延伸,促使墙肢过分开 裂而导致结构整体迅速破坏;而DW 在荷载高达一定值时,先是 双连梁因裂缝密布而破坏,随后受拉墙肢底部出现多处开裂,直 至整个剪力墙破坏。
对比两片墙的破坏形态可知,DW 较SW 能 更好地发挥连梁作为第一道抗震防线的作用;DW 在破坏前从连 梁到墙肢裂缝充分而缓慢的发展,使结构延性增强。
a )S W 初始裂缝状态b )S W 屈服状态c )S W 极限状态3结语通过对双连梁、深连梁双肢剪力墙模型进行有限元计算及对 比分析,本文得出结论如下:1)双连梁剪力墙(DW )结构因连梁槽缝的开挖导致截面尺寸 减小、刚度削弱,从而使结构整体承载力较深连梁剪力墙(SW )偏低;2 )DW 的破坏是先双连梁受弯破坏后墙肢受拉破坏且裂缝发展过程长而缓慢,塑性和延性远远优于SW ,且能很好地发挥连梁 作为第一道抗震防线的作用;3)DW 的滞回曲线较SW 更为饱满,耗能能力明显优于SW 。
综上,双连梁剪力墙较深连梁剪力墙具有更好的延性和耗能 能力,更利于抗震;但双连梁的尺寸设计、连梁形式的改变对结构 刚度的削弱等问题待进一步的研究来解决。
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