基于子模型技術(shù)的帶加強層框架-核心筒結(jié)構(gòu)地震損傷數(shù)值模擬研究.pdf

1、帶加強層框架-核心筒結(jié)構(gòu)是高層建筑采用的主要結(jié)構(gòu)形式之一，已建和在建的諸多高層建筑都采用這種結(jié)構(gòu)體系以提高整體結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移能力，但加強層局部剛度的提高對抗震十分不利，帶加強層框架-核心筒結(jié)構(gòu)在地震下的損傷破壞機制不明確。本文采用通用有限元分析軟件ABAQUS對帶加強層鋼筋混凝土-框架核心筒結(jié)構(gòu)計算模型在地震下的響應進行了分析，采用有限單元法中的子模型技術(shù)對結(jié)構(gòu)的薄弱部位進行了更精細的仿真分析。非線性分析時混凝土采用鋼筋混凝土損傷塑性模型

2、，根據(jù)構(gòu)件配筋情況將混凝土劃分為素混凝土和鋼筋混凝土，通過調(diào)整混凝土受拉-應力應變曲線考慮混凝土受拉剛化效應，并在一定程度上消除了網(wǎng)格尺寸的影響。
　　本文參考相關(guān)文獻設(shè)計了典型的帶加強層鋼筋混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu)計算模型，選取一榀框架建立了有限元計算模型。通過對不同方案計算對比，研究了結(jié)構(gòu)抗側(cè)移能力的影響因素，采用子模型法分析了加強層附近樓層的受力和變形特征。對比了結(jié)構(gòu)彈性地震響應和彈塑性地震響應的差異，通過彈塑性時程分析研究了

3、結(jié)構(gòu)薄弱層的分布情況，用子模型法計算了薄弱層的塑性應變及損傷分布狀態(tài)。進一步采用子模型法計算了加強層附近樓層在強烈地震下的變形特征、屈服機制及混凝土損傷分布。最后，建立更精細的節(jié)點子模型，模擬了節(jié)點的破壞過程。計算過程中通過對比子模型與全局模型節(jié)點位移、單元應力等的差異，驗證子模型的合理性及計算精度。
　　計算表明，靜力作用下加強層剛度越大結(jié)構(gòu)抗側(cè)移能力越強，動力作用下結(jié)構(gòu)按低階振型振動時加強層抗側(cè)移效果更好。由彈性分析可知，加強

4、層改變了其附近樓層的應力分布，樓層層間位移角在加強層處發(fā)生明顯突變；罕遇地震下結(jié)構(gòu)彈塑性層間位移角在加強層處突變更劇烈，緊鄰加強層的樓層層間位移角最大，加強層附近樓層是薄弱部環(huán)節(jié)。在強震下，加強層框架梁損壞程度小，加強層附近樓層框架梁梁端先后出現(xiàn)塑性鉸，加強層附近樓層剪力墻一定程度受損，梁出鉸順序和數(shù)量及剪力墻受損程度受地震波的影響大。核心筒與伸臂桁架連接節(jié)點混凝土破壞程度大，貫通于剪力墻的伸臂可能引起剪力墻中部出現(xiàn)裂紋。節(jié)點子模型計算