钢筋混凝土筒中筒结构的剪力滞后效应及其抗震性能分析

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1、太原理工大学硕士研究生学位论文钢筋混凝土筒中筒结构的剪力滞后效应及其抗震性能分析摘要自1965年美国工程师FazlurKhan设计的第一栋钢筋混凝土框筒结构—芝加哥Dewitt-Chestnut公寓大厦落成以来，筒体结构因其抗侧刚度大、空间整体作用强、能充分发挥材料性能等优点而在实际工程中得到了广泛应用。但是，筒体结构一个重要的受力特征仍是存在明显的剪力滞后效应，框筒与核心筒均存在不同程度的剪力滞后效应，这造成翼缘角部的正应力增大，而翼缘中部仅有较小的正应力值，正应力的分布很不均匀，材料力学中经典的弯曲应力理论（y）不再适用。剪力滞后效应不同程度地削弱了结构的整体

2、性，材料性能的发挥出现“打折”，降低了结构设计的准确性。因此，加强对筒体结构剪力滞后效应的研究是充分了解筒体结构的工作性能，优化结构设计的必然要求，具有极为重要的工程意义。仅是改善剪力滞后效应以保证高效的空间整体受力与可靠刚度的结构方案并不意味着结构整体抗震性能的“安全过关”，一个优秀的结构方案应同时满足承载力、刚度、稳定性、延性、经济性等多方面的要求。而评价结构方案抗震性能优劣的指标至少应符合“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防三水准要求。近几十年来，计算机技术及有限元技术亦得到很大发展。V太原理工大学硕士研究生学位论文基于以上背景，本文在已有成果的基础上

3、，主要完成了以下工作：1、采用Midas/Gen有限元软件，以某钢筋混凝土筒中筒结构为研究对象，重点分析了外框筒各榀翼缘框架与腹板框架的剪力滞后效应。为此，建立起了多个对比模型，探究了外框筒剪力滞后效应的发展规律及产生剪力滞后效应的原因，引入了量化剪力滞后严重程度的指标—“剪力滞后值”，逐个分析了窗裙梁截面高度（跨高比）、窗裙梁截面宽度、角柱截面面积、中间各柱截面面积、框筒平面形状、楼板平面内（外）刚度、框筒高宽比等因素对剪力滞后效应的可能影响，并总结了相应的发展变化规律。2、采用ABAQUS有限元软件，着重分析了某钢筋混凝土核心筒的剪力滞后效应，重点探究了核心筒

4、剪力滞后效应的影响因素。为此，使用ABAQUS软件进行了建模，讨论了材料本构模型的选取、材料间接触关系的处理、参数的设置、单元的选择、网格的划分、模型的加载以及边界条件等问题，验证了核心筒底部存在剪力滞后效应的事实，提取了各对比模型下翼缘剪力墙截面的正应变分布，总结了连梁刚度（跨高比）、轴压比、水平荷载位移等因素对核心筒剪力滞后效应的影响规律。3、采用Midas/Gen有限元软件，以某钢筋混凝土筒中筒结构为研究对象，围绕“结构的抗震性能”开展评价。对该筒中筒结构进行了水准地震下的静力弹塑性分析（PUSH-OVER），重点分析了结构在三种水准地震下的顶点侧移、层间位

5、移角以及塑性铰的开展情况，评估了该模型方案是否具备抵御水准地震作用所需的抗震性能。关键词：钢筋混凝土，筒中筒结构，框筒，核心筒，剪力滞后，抗震性能VI太原理工大学硕士研究生学位论文THESHEARLAGEFFECTANDTHESEISMICPERFORMANCEANALYSISOFTHEREINFORCEDCONCRETETUBEINTUBESTRUCTUREABSTRACTSince1965,whenAmericanengineersFazlurKhan'sfirstdesignofreinforcedconcreteframetubestructures-Ch

6、icagoDewitt-sincethecompletionofChestnutapartmentbuilding,tubestructurebecauseofitslargelateralstiffness,dimensionalwholeeffectisstrong,cangivefullplaytotheadvantagesofmaterialpropertiesandhasbeenwidelyappliedinthepracticalengineering.However,animportantforcecharacteristicsofcylinders

7、tructurestillexistsobviousshearlageffect,whichleadstotheaxialforcevalueofAngleincreases,andbetweeneachcolumnisonlysmallaxialforcevalueofaxialforcedistributionisveryuneven,classicbendingstresstheoryinmaterialmechanics(y)nolongerappliestocomposedof"densecolumndeepbeamtubestructure.Shear

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