洞口对钢筋混凝土剪力墙结构受力性能的分析研究

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随着经济、社会和科学技术的进步,我国高层建筑的高度不断增加,结构体系也更加复杂多样化,高层建筑正以空前的规模快速向前推进。作为高层建筑结构体系中最主要形式之一的剪力墙结构,是主要的抗侧力结构构件,因其抗侧刚度大,在地震作用下结构的侧向位移值很容易得到满足。但是,随着人们对使用功能要求逐渐提高,剪力墙结构上开洞的情况越来越复杂,开洞率增大、洞口形状不规则、洞口排列不规则等现象越来越多,洞口对剪力墙结构的影响也越来越大。因此关于洞口对剪力墙结构影响的研究不仅具有理论价值,更具有实用价值。本文在以往国内外学者研究成果的基础上,就洞口对剪力墙受力性能的影响做了一系列研究。本文应用大型有限元软件ANSYS,对带洞口的剪力墙模型在水平荷载和竖向荷载工作作用下进行了模拟分析。主要做了以下几方面的研究工作:1、开洞率对剪力墙影响的研究利用大型有限元软件ANSYS对不同开洞率的剪力墙分别进行了建模分析。详细分析了开洞率在10%、20%、30%、40%时剪力墙的极限荷载、极限位移、裂缝分布以及在相同荷载作用下剪力墙刚度、荷载-位移曲线和剪应力分布等情况。通过分析,得出了随着开洞率的增大剪力墙刚度变小、水平位移增大、极限承载力减小等结论。2、洞口形状对剪力墙影响的研究利用大型有限元软件ANSYS分别对宽扁洞口和狭长洞口剪力墙进行了建模分析。洞口形状不同时剪力墙的极限荷载、极限位移、裂缝分布以及在相同荷载作用下剪力墙刚度、荷载-位移曲线和剪应力分布等情况。通过分析,得出了狭长洞口剪力墙的刚度、承载能力、变形能力等优于宽扁洞口的结论。3、洞口位置对剪力墙影响的研究以矩形洞口剪力墙为例,利用大型有限元软件ANSYS分别对洞口水平位置和竖向位置不同时的模型进行分析。详细分析了剪力墙的极限荷载、极限位移、裂缝分布以及在相同荷载作用下剪力墙刚度、荷载-位移曲线和剪应力分布等情况。通过分析,得出了洞口位置不同时剪力墙的刚度、承载能力、变形能力的变化规律,为实际工程中洞口位置不同的剪力墙设计,给出了参考依据。4、对洞口排列方式研究以十四层框架剪力墙结构在静力和地震作用下的受力为例,用有限元结构设计分析软件MIDAS/GEN建立结构模型,详细分析了剪力墙上洞口排列方式对框架剪力墙结构的周期,层间位移、位移角,基地最大剪力对比分析。通过分析,得出了洞口规则排列对钢筋混凝土框架剪力墙结构的整体性,整体刚度,以及结构整体变形都明显优于洞口错列的结构。
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