摘 要

城市化日益推进，各大城市纷纷在高层建筑下苦下功夫。为了满足高层建筑的承载能力需求，剪力墙应用在各种高层结构之中。虽然剪力墙虽然有着很强的抗侧刚度，但是常规的短肢剪力墙却并不一定就能满足相关的抗震规范要求。而且在中国可谓是地震高发的地带，各大一线城市二线城市的地震烈度几乎都达到了7度及以上。因此以剪力墙为基础的高层建筑的抗震性能就显得格外重要。因此本文进行了如下的研究工作：

1、利用ABAQUS有限元软件进行型钢混凝土剪力墙的仿真模拟，按照两方面来讨论竖向荷载对剪力墙构件的抗震性能的影响，一个是改变竖向荷载的加载位置，一个是改变竖向荷载的加载大小。

2、通过ABAQUS导出数据然后在excel中进行计算排列绘图等，通过平衡关系得到用ABAQUS中输出的剪力墙模型底部反力作为构件的水平受力，得到顶点位移和水平荷载的关系图及荷载-位移曲线，可以得到的结论为随着竖向荷载的增大，剪力墙构件的整体屈服荷载变大，同时竖向荷载加载在翼缘端比加载在整个上表面的剪力墙构件整体屈服荷载更大，抗水平荷载能力更强。

3、通过荷载位移曲线上的拐点来判断剪力墙构件的整体屈服时的屈服荷载，当拐点不明显时，采用最大承载荷载的80%作为屈服荷载，以最大水平承载力的85%对应的位移作为极限位移计算延性系数。可以得出结论，该剪力墙构件的延性系数都较好，且随着竖向荷载的增大，延性系数提高，剪力墙的抗震性能增强。

4、通过观察ABAQUS中剪力墙构件的钢筋屈服情况，型钢屈服情况，混凝土塑性损伤情况来比较纵向荷载对剪力墙抗震性能的影响，可以得到的结论是随着竖向荷载的增大，剪力墙构件的型钢和钢筋的屈服时对应的水平荷载增大，同时竖向荷载加载在翼缘端比加载在整个上表面的时候钢筋和型钢屈服时对应的水平荷载更大，抗水平荷载能力更强。

关键词：型钢T形剪力墙；抗震性能；竖向荷载；数值模拟

Abstract

With the development of urbanization, many big cities are working hard on high-rise buildings. In order to meet the bearing capacity requirements of high-rise buildings, shear walls are used in various high-rise structures. Although the shear wall has a strong lateral stiffness, the conventional short leg shear wall does not necessarily meet the relevant seismic code requirements. Moreover, in China, it can be said that it is a zone with high earthquake incidence, and the earthquake intensity of the first tier cities and second tier cities has almost reached 7 or above. Therefore, the seismic performance of high-rise buildings based on shear walls is particularly important. Therefore, this paper has carried out the following research work:

1、Using ABAQUS finite element software to simulate steel reinforced concrete shear wall, this paper discusses the influence of vertical load on the seismic performance of shear wall members according to two aspects, one is to change the loading position of vertical load, the other is to change the loading size of vertical load.

2、Through ABAQUS to export data and Excel to calculate, arrange and draw, through the balance relationship, the bottom reaction of the shear wall model output from ABAQUS is used as the horizontal force of the component, and the relationship between the vertex displacement and the horizontal load and the load displacement curve are obtained. It can be concluded that with the increase of the vertical load, the overall yield load of the shear wall component increases When the vertical load is applied to the flange end, the overall yield load of the shear wall component is greater than that of the whole upper surface, and the horizontal load resistance is stronger.

3、When the inflection point is not obvious, 80% of the maximum bearing load is used as the yield load, and 85% of the maximum displacement is used as the ultimate displacement to calculate the ductility factor ratio. It can be concluded that the ductility coefficient of the shear wall members is better, and with the increase of vertical load, the ductility coefficient increases, and the seismic performance of the shear wall increases.

4、By observing the yield of steel bar, steel bar and plastic damage of concrete in ABAQUS to compare the influence of longitudinal load on the seismic performance of shear wall, we can get the conclusion that with the increase of vertical load, the horizontal load corresponding to the yield of steel bar and steel bar of shear wall increases, and the vertical load is loaded on the whole flange end ratio When the steel bar and section steel yield, the corresponding horizontal load is larger and the horizontal load resistance is stronger.

key word：section steel concrete T-shaped sheer wall, Seismic performance，axial road, Numerical Simulation

目录

摘要 I

Abstract II

目录 i

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 型钢混凝土剪力墙研究现状及本文研究意义 1

1.3 ABAQUS非线性有限元软件介绍 3

1.4 本文的研究内容 4

第二章 在ABAQUS中建立型钢剪混凝土力墙有限元模型 5

2.1 确定模型尺寸及钢筋和型钢型号 5

2.2 创建部件 7

2.3 定义截面和材料 7

2.3.1 混凝土本构数据 7

2.3.2 钢筋及型钢本构数据 8

2.4 装配模型并定义约束 9

2.5 设定分析步 9

2.6 定义荷载及边界条件，并选择输出 10

2.7 划分网格 11

2.8 对模型进行加载 11

第三章 利用ABAQUS进行计算并结果分析 11

3.1 荷载加载结果 11

3.2 改变竖向加载位置后位移加载对比分析 11

3.2.1 500kN翼缘加载 13

3.2.2 500kN整个上顶面加载 15

3.2.3 小结 16

3.3 改变竖向荷载的大小后位移加载对比分析 16

3.3.1 荷载-位移曲线对比 17

3.3.1.1 小结 17

3.3.2 钢筋应力变化对比 18

3.3.2.1 纵向加载700kN时钢筋应力 18

3.3.2.2 纵向加载500kN时钢筋应力 19

3.3.2.3 纵向加载300kN时钢筋应力 20

3.3.2.4小结 20

3.3.3 型钢应力变化 20

3.3.3.1 纵向加载700kN时型钢应力 21

3.3.3.2 纵向加载500kN时型钢应力 22

3.3.3.3 纵向加载300kN时型钢应力 22

3.3.3.4 小结 23

3.3.4 混凝土塑性损伤 23

3.3.4.1 混凝土压缩损伤 23

3.3.4.2 混凝土拉伸损伤 25

3.3.4.3 小结 23

第4章 结论与展望 27

4.1 结论 27

4.2展望 28

参考文献 29

致谢 31

第一章 绪论

研究背景

中国很多地方都处在地震带上，尤其是中国的大型城市，按照抗震相关规范，中国所有的一线和二线城市中除了武汉为6度抗震烈度外，其他城市均为7度及以上，因此高层建筑中抗震性能就显得尤其重要。而我们居住的武汉虽然抗震等级为六级，然而在2019年12月份发生了一次4.9级地震，震源为孝感，虽然地震级数不高，但是按照地震力的计算，地震的作用力随着房屋高度的增加可以说是成比例增长的，武汉当时高层建筑中的用户都表明房子摇晃较为剧烈。然后中国的四川云南地带更是地震高发带，一年下来大大小小的地震不能胜数，因此为了推进中国此时此刻的高层建筑的发展，结构的抗震性能研究显得格外重要。

由于国家推动城市化的进展，中国的城市几乎都出现了常住人口数量持续增长的情况，为缓解人口压力，城市高层建筑以及超高层建筑数量急剧增多。剪力墙构件作为高层建筑结构最重要的构件之一，自然而然引起了土木界的广泛关注。剪力墙不仅能保证建筑结构的侧向刚度，同时又可以起到消耗地震能量的作用，就可以在一定程度上提高建筑的抗震的能力。而且剪力墙作为建筑结构的主要抗侧力构件，在在保证建筑安全中发挥着无法取代的作用，一旦剪力墙产生破坏或者失去结构性能，都将直接影响到整体建筑的安全性能

型钢混凝土剪力墙研究现状及本文研究意义

传统的纯框架结构按照目前的技术水平显然不能满足高层建筑承载力和抗震性能的需求。目前比较热门的就是框架剪力墙结构，剪力墙结构，和核心筒结构。由此看来，剪力墙结构无疑是高层建筑中的重要组成部分。但是传统的短肢剪力墙的抗震性能却不容乐观，因为传统的混凝土剪力墙为了满足抗震性能的要求往往需要把墙体做的很厚。过于厚的墙体就会造成建筑实际可用面积的减小，从而既不符合实用的条件，也不满足经济的利益。于是就开始产生了如本文所介绍的这样一种内插竖直型钢的型钢混凝土剪力墙来解决以上问题。

关于剪力墙中型钢的设置，是因为传统的钢筋混凝土剪力墙虽然能满足部分承载力的需求，但是按照抗震规范而言却往往不能满足当地的抗震性能需求，因此引入了型钢的加入。型钢混凝土剪力墙在一定程度上能提高结构的延性和抗水平力能力，在一定程度上也能对剪力墙构件在往复荷载作用下，尤其是卸载的过程中的刚度退化产生影响，也就是说可以提高结构的抗震性能。