预应力混凝土框架结构抗震性能有限元分析

《预应力混凝土框架结构抗震性能有限元分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、武汉理工大学硕士学位论文1。1论文研究的意义第1章绪论1．1．1预应力混凝土结构抗震性能分析的意义目前，大跨度空间结构是发展最快的结构类型。大跨度建筑及作为其核心的空间结构技术的发展状况已是代表一个国家建筑科技水平的重要标志之一。因此，世界各国为大跨度空间结构的发展投入了大量的研究经费，这些研究工作为各国大跨度建筑的蓬勃发展奠定了坚实的理论基础和技术条件。而预应力技术的特点使其广泛应用于土木工程的各个领域，尤其是桥梁结构和大跨度房屋结构，，纵观预应力技术的历史与发展，从二十世纪二十年代预应力技术进入．土木工程的实际应用以来，已经成为土木工程领域最重要

2、的技术之一，预应力技术不仅被应用于混凝土构件还出色地应用于钢一混凝土结构和空间钢结构等领域【I】。结构抵抗地震作用的能力是由结构抗力、延性、阻尼耗能等多种因素决定的。但是关于预应力结构的抗震性能，目前还在研究之中。为了使结构能够承受住较大的地震作用力，原则上可以采用两种方法：一种是使结构具有足够大的强度储备，另一种是使结构具有足够的变形能力，从而吸收和耗散较多的地震能量，抑制结构的反应加速度，亦即抑制地震作用。由于第二种方法的经济效益明显优于前者，故在抗震设计中一般采用后一原则。于是结构的延性就显得很重要。目前一种观点认为预应力混凝上结构的抗震性能比

3、普通混凝上要差，这种观点认为，尽管预应力混凝土结构能够减小结构的裂缝宽度和变形，但是预应力混凝土结构阻尼小、耗能差、地震反应大，因为采用高强钢材导致结构延性较差。过去的研究表明，预应力混凝土的滞回环比普通混凝土的要窄小，即延性相对较差。这就阻碍了预应力混凝土的广泛应用。另一观点认为预应力混凝土结构对于改善结构的耐久性和振动反应都是有利的。此观点认为在同等条件下预应力框架开裂较晚，裂缝较少且卸载后裂缝基木能闭合，恢复性较好，具有较好的抗震性能。构件的延性可以通过采用侧向箍筋和高伸长率的预应力筋得以改善，预应力筋用在梁中，通过节点可以提武汉理工大学硕士学

4、位论文高梁柱节点的抗剪能力，还可以提高梁一柱节点的滞回恢复力特征。这种观点认为从能量消耗角度来看，如果预应力混凝土结构设计合理，其性能不比普通混凝土结构差。目前预应力混凝土结构在历次地震中表现是比较好的，但是这些表现可能由于以下原因：①预应力结构普遍建设的比较新；②人们以往认为其抗震性能差，已做了相应的增强；③预应力结构一般比较规则，平面布置对称。但是在外部条件相同，同时考虑经济因数的情况下，究竟预应力结构抗震性能如何，影响因数有哪些?还有待于进一步进行抗震性能的研究。1．1．2钢筋混凝土非线性有限元分析的意义钢筋混凝土是土木工程中应用最为广泛的一种

5、结构，但是对于钢筋混凝土的力学性能，还不能说掌握的很全面，特别是混凝土这种由多种成份组成的材料，其性能是多样的。长期以来人们都是用线弹性理论分析钢筋混凝土结构的应力或内力，以极限状态的设计方法确定构件的承载能力。这种钢筋混凝土的设计方法往往是基于大量实验数据基础上的经验公式，虽然这些公式能够反映钢筋混凝土构件的非弹性性能，对常规设计也是可行的，但是这种方法使用上有局限，同时也缺乏系统的理论性。这种设计方法的不足之处主要有：(1)规范提供的公式主要针对于杆件结构，例如梁，柱，墙板等。而复杂结构没有给出公式，在这种情况下设计者往往采用模型实验，或者弹性力

6、学分析方法，来确定内力或变形，以此进行配筋设计【3】．(2)规范提供的设计方法，不能给出结构受到外荷载作用下的各受力阶段的性能和状况及其发展规律，不能揭示结构内力和变形重分布的过程，这就不能准确评估整个结构的可靠性。(3)规范中给出的公式只是保证安全的一种算法，不能计算出结构正常使用荷载下构件内部任意一点的应力或者应变。为了克服以上缺点人们做了大量的研究工作，探索考虑塑性变形和开裂的结构非线性分析方法，以便能够正确的反应混凝土结构的实际性状。随着电子计算机的发展，有限元法等现代数值方法在工程分析中得到了越来越广泛的应用，同样在混凝土结构分析中有限元分

7、析可以提供大量结构反应信息，例如结构位移、应力、应变、混凝土屈服、钢筋的塑性流动、粘结滑移和裂缝发展等，这对钢筋混凝土性能改进，工程设计都有重要意义。利用钢筋2武汉理1=大学硕士学位论文混凝土有限元分析能够给出结构内力和变形的发展过程，能够描述裂缝的形成和发展，以及结构的破坏过程及其形态，能够对结构的极限承载能力和可靠度作出评估，能够揭示出结构的薄弱部位和环节，以利于优化结构设计，同时它能广泛应用于各种不同的结构类型和不同受力条件和环境f2】。因此探索有限元方法在混凝土结构特别是大型和重要结构中的应用是很有价值的。1．2相关课题研究现状结构在地震作用

8、下的反应，主要取决于主抗侧结构的性能，在结构中零散的、个别的预应力混凝土构件的应用一般不会显著改变原主抗侧结