部分型鋼混凝土框架-核心筒混合結(jié)構(gòu)地震損傷破壞數(shù)值模擬.pdf

1、型鋼混凝土框架-核心筒混合結(jié)構(gòu)是高層建筑中廣泛運(yùn)用的結(jié)構(gòu)形式之一，此種結(jié)構(gòu)形式具有較好的抗震性能，但在地震設(shè)防區(qū)的抗震損傷破壞機(jī)制和過程的研究不充分。以往研究采用梁單元簡化模擬梁、柱，無法準(zhǔn)確了解地震作用過程中構(gòu)件或局部區(qū)域的損傷發(fā)展破壞過程。若采用全局粗網(wǎng)格模型進(jìn)行分析，則局部區(qū)域的計算精度不高；若采用全局細(xì)網(wǎng)格模型進(jìn)行分析，則單元數(shù)目巨大，設(shè)備要求高，計算成本巨大。鑒于此，本文參考某型鋼混凝土框架-核心筒混合結(jié)構(gòu)建立實體單元簡化模型

2、，使用ABAQUS軟件分析結(jié)構(gòu)在地震作用下的響應(yīng)，利用子模型技術(shù)對局部重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行精細(xì)化分析，對結(jié)構(gòu)整體和局部構(gòu)件損傷破壞機(jī)制和過程進(jìn)行研究。本文的主要研究內(nèi)容包括：
　　首先，參考某40層型鋼混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu)建立簡化有限元模型，通過對比三維模型和簡化模型在等效風(fēng)荷載作用下位移響應(yīng)，驗證簡化模型合理可行。
　　其次，通過結(jié)構(gòu)彈性時程分析，獲得結(jié)構(gòu)整體模型在地震作用作用下響應(yīng)。并對th4波后期地震加速度減小但位移突然增加

3、的現(xiàn)象進(jìn)行分析。將整體模型得到的位移邊界條件運(yùn)用到子模型中得到相對應(yīng)的地震作用響應(yīng)。通過對比子模型和整體模型相關(guān)指標(biāo)，包括層位移、層間位移、應(yīng)力及趨勢，驗證子模型技術(shù)能夠運(yùn)用到結(jié)構(gòu)分析中并以小代價獲得高精度結(jié)果，子模型技術(shù)合理可行。
　　再次，采用混凝土損傷本構(gòu)模型對結(jié)構(gòu)整體模型進(jìn)行7度和8度罕遇地震作用下彈塑性時程分析。對比罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)彈性和彈塑性地震響應(yīng)之間的差異；研究了罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)彈塑性變形特性、損傷區(qū)域、損傷演

4、化過程等。
　　最后，通過子模型技術(shù)對整體結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵部位（結(jié)構(gòu)底部10層區(qū)域）、部分剪力墻、梁-柱節(jié)點(diǎn)等進(jìn)行彈塑性時程分析。研究結(jié)構(gòu)區(qū)域、構(gòu)件應(yīng)力分布特征、裂縫形成發(fā)展、損傷和屈服機(jī)制等。
　　結(jié)果表明：結(jié)構(gòu)在7度和8度罕遇地震作用下能夠?qū)崿F(xiàn)大震不倒的抗震設(shè)防要求。構(gòu)件的損傷破壞順序始于連梁端部，發(fā)展于主梁端部，其次剪力墻底部和中上部，柱基本完好。結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損傷破壞嚴(yán)重程度為：連梁-主梁-剪力墻-柱。
　　結(jié)構(gòu)通過部

5、分構(gòu)件自身的損傷為代價換得整體結(jié)構(gòu)良好的抗震性能。連梁和主梁在地震過程中形成塑性鉸，其形成塑性鉸機(jī)制；剪力墻底部損傷嚴(yán)重，出現(xiàn)大量水平裂紋并且剪力墻左右側(cè)裂縫有貫通的趨勢，剪力墻中的型鋼能夠抑制裂縫向剪力墻內(nèi)部的延伸，但在不同地震波作用下?lián)p傷程度和范圍有差異性；框架柱底部出現(xiàn)細(xì)微的損傷，外框架能夠?qū)崿F(xiàn)強(qiáng)柱弱梁的設(shè)計目標(biāo)。結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)第一道抗震防線即部分梁或連梁在梁端一定范圍出現(xiàn)塑性鉸。從梁端塑性鉸發(fā)生較大轉(zhuǎn)動到外框柱底部（剪力墻底部）破