钢筋混凝土核心筒的非线性分析-结构工程专业论文.docxVIP

西安建筑科技大学硕士学位论文 西安建筑科技大学硕士学位论文 西安建筑科技大学硕 西安建筑科技大学硕 士学位论文 PAGE PAGE 6 由上可知，无论高层或超高层建筑采用的是哪种结构体系，作为基本抗侧力 构件的混凝 土核心简担 当着极为重要的角色 ，因此，必须对核心筒的受力性能和 破坏机理有充分的认识才能更好的发挥其在实际工程中的效用。 1.1.2 课题研究意义 混凝土实腹筒、核心筒为空间受力构件 ，主要承受倾覆弯矩、水平剪力和扭 转力矩等，由于简具有比线性构件和而性构件大得多的抗侧刚度和空间刚度，被 广泛用于(超)高层建筑结构中，如高层建筑中的楼〈电〉电、桥，间、筒中筒结 构的内筒 、框架·核心筒结构的核心筒、巨型结构中的巨型柱和分离式简体等。 一 般认为，框架·混凝土核心筒、混合结构 与框架·剪力墙结构的 工作原理类似 ，框架和 混凝土核心筒通过楼板二者协同工作 ，共同抵御地震作用，为双重抗侧力体系 ， 其中，混凝土核心筒具有较大的抗侧刚度，为主要的抗侧力结构单元，承受大部 分水平荷载，外围框架主要承受坚向荷载，仅分担部分水平荷载。因此 ，核心筒 性能好坏在很大程度上决定了结构的抗震性能例。我国对于框架·混凝土核心筒结 构的抗震性能研究也仅在近几年才开始，但试验研究模型较小，且偏重于框架.核 心筒混合结构整体抗震性能分析 ，对于混凝 土核心筒抗侧力单元基本上没有进行 深入研究或缺乏研究 ，有关理论分析也是延续片状剪力墙的计算方法，还没有形 成考虑混凝土核心筒为空间抗侧力单元的计算方法和计算分析模型。 随着电子计算机的发展，有限元等现代数值计算方法在工程分析中得到了越 来越来越广泛的应用。同样，在钢筋混凝土结构分析中也开始显示出这 一方法的 效用。钢筋混凝土有限元分析能够给出结构内力和变形发展的全过程:能够描述 裂缝的形成和开展，以及结构的破坏过程及其形态:能够对结构的承载能力进行 可靠的评估 ;能够揭示出结构的薄弱部位和环节，以利于优化结构设计。混凝土 结构非线性有限元分析 ，可以将结构内力或应力分析与结构承载力计算有效的统 一。非线性数值分析作为与理论研究、科学实验并列的第三种科研方法，可以有 效的弥补二者的缺陆。并且借助于有限元分析方法，重新评价现有的设计公式和 宏观分析模型 ，通过大量的参数来改进宏观模型，进 一步完善设计方法。对混凝 土核心筒进行非线性有限元分析具有很多优越性，如可以提供大量结构反应信息， 可以对结构自开始受荷载到破坏的全过程进行分析，得到各阶段的受力性能的各 种情况，可以对结构从本质上进行比较全面的研究，为设计提供可靠的依据等。 但目前在对框架一混凝土核心筒混合结构进行分析研究时，所选用的混凝土核 心 筒的非线性分析模型都比较简单，不能很好地反应其在地震作用下的真实特性， 如在较高轴压比状态下的受力和变形特性以及核心筒横截面中性轴移动的影响 e 出上迹可见，混凝土核心筒的非线性有限元研究还需做进 一步的研究，筒体的弹 塑性计算是 一 个尚未很好解决的问题。钢筋混凝土核心筒的非线性受力非常复杂， 空间作用明显 ，通过建 .有效模型，准确的模拟其非线性受力全过程有着重要的 理论意义和理论价值。 1.2 国内外研究现状及分析 1.2.1 混凝土核心筒试验研究现状 由于受到试验条件和经济条件的限制，长期以来对混凝土核心筒的分析研究 大多是在理论层面上展开，试验研究较少。我罔《高层建筑、混凝 土结构技术规程(JGJ 3-2002))) 对核心筒的设计计算并未做具体描述 ，对核心筒其他方面，如构造上的 规定很多也是沿用剪力峭的设计方法，应该说核心筒作为 一种空间!工作构件，和 明力墙的力学性能有所不同，这种设计方法势必存在不是。 国内一些研究人员对框架·核心伺结构研究比较深入 . {吨完全针对混凝土舷心 简构件的具体研究证比较少，对?昆凝土核心筒的具体士作性能尚有很多不解的问 题。同济大学吕西林等曾以上海余/克大 j豆守结构钢筋悦凝十.核心筒为原型结构进 h二了 1:5 三个试件及 1:6 两个试件的设计，片 j 丁研究核心筒的各项抗震件能 ，得出 了不同轴压 比下核心简承载能力，版坏形态 ，):J归j剪力在连染 中的传递规律，以 及高制i压比状态下核心简高览比，配筋率军 11连梁刚度等 因素对结构受 力性能与延 性的影响。文章研究指出，核心简墙休受力 与剪力墙有很大 l主圳. 1立力分;{jj 并不 遵从平截面假定， 且剪力滞后现象在弹性阶段就已经在 在 ，以后表现更加明显。 但作者在对简体结构非线性有限 元分 )í T作中， 并没有取得突破。北京 工业大学 毡Ui林、员:选明等进行了两个 1/6 缩尺核心俏体结构棋烈的抗震性