基于OpenSEES的低配筋率板柱节点极限冲切承载力与破坏准则分析

为研究低配筋率与不同尺度钢筋混凝土板柱节点的极限冲切承载力及破坏准则,基于Open SEES计算平台对3组不同尺寸(足尺、缩尺和2倍尺寸)的低配筋率板柱节点试件进行网格梁模型建模及参数分析,计算结果和试验结果吻合较好,表明该网格梁模型对低配筋率和不同尺度的板柱节点抗冲切性能模拟的适用性。将利用Muttoni的破坏准则、中国规范的极限承载力计算结果及试验数据进行对比分析。研究表明:破坏准则和中国规范在低配筋时计算结果与试验结果均存在显著差异,但中高配筋率破坏准则表现较好的适应性,建议我国规范修订中适当参考Muttoni所提出的破坏准则。当低配筋率时,由于尺寸效应造成板柱节点的抗冲切承载力和延性随着板厚的增加而降低。     

板钉连接CFST柱-RC梁节点梁端塑性铰区受力性能数值模拟

建立竖板-栓钉连接钢管混凝土（CFST）柱-钢筋混凝土（RC）梁节点试件（SSJD）拟静力加载试验有限元模型,并在节点损伤情况、梁端荷载-位移曲线等数值模拟结果与试验结果吻合较好的基础上,进一步开展了RC梁混凝土强度、配筋率ρ_s和连接竖板长度L_b及界面连接情况等对CFST柱-RC梁节点梁端塑性铰区域力学性能的影响。研究结果表明,RC梁混凝土强度对试件SSJD塑性铰区域受力性能的影响较小;适筋范围内RC梁配筋率增加可适当提高试件SSJD承载力和延性;随着连接竖板长度的增加,梁端塑性铰区域外移,梁破坏荷载增大;本研究给出的RC梁与CFST柱之间的界面抗剪承载力模拟值与计算值吻合较好,可用于界面抗剪设计。     

钢筋混凝土梁柱边节点抗震性能参数分析

通过2个钢筋混凝土梁柱边节点的低周反复荷载试验,从骨架曲线、变形能力和耗能等方面对边节点的抗震性能进行了研究,进一步应用有限元程序ABAQUS对梁柱边节点进行有限元参数分析,研究轴压比和配筋率对节点抗震性能的影响。研究结果表明:随着柱端弯矩增大系数的提高,边节点试件的破坏模式从柱端混凝土压溃破坏转变成梁端塑性铰破坏,现行规范规定柱端弯矩增大系数有效实现了"强柱弱梁"预期设计目标;若边节点试件发生梁端破坏,柱轴压比变化对钢筋混凝土节点承载力和抗震性能影响甚微;随着柱配筋率逐步提高,框架梁梁端出现了塑性铰,显著提高了节点的承载力和抗震性能。     

钢-混凝土组合梁位移延性分析

为了研究边缘约束构件对钢-混凝土组合梁延性性能的影响因素,以框架结构中一榀钢柱和组合梁作为计算对象,用有限元软件ANSYS进行了模拟分析。对混凝土翼缘板厚、横向配筋率和边梁抗侧、抗扭刚度等因素对组合梁延性的影响规律进行了比较分析。最后,进行了钢-混凝土组合梁与钢-混凝土组合桁架梁的位移延性的比较。数值分析结果表明:混凝土板厚度,配筋率大小和边梁抗侧、抗扭刚度对其延性性能都有影响,其中配筋率大小的影响最大,随着配筋率的增大,延性系数呈增大的趋势;钢-混凝土组合桁架梁在端部有负弯矩作用时,其抗弯承载力小于同条件下的实腹式钢-混凝土组合梁,但抗震耗能优势明显。     

考虑不同配筋率影响的板柱节点抗冲切性能分析

冲切破坏是钢筋混凝土板柱结构的主要破坏形式。通过对ACI318-08、Eurocode 2、GB50010-2010等规范中关于板柱节点受冲切承载力计算公式的对比分析,发现对于板中配筋率的影响可否忽略以及影响程度等问题的考虑并不统一。为深入研究配筋率对板柱节点抗冲切性能的影响,在考虑材料和几何非线性的基础上,通过有限元软件OpenSEES对5个配筋率分别为0.5%(2个)、0.99%、2.0%及3.0%的板柱节点试件进行数值模拟和参数分析,对比分析各试件的承载力、刚度变化过程及破坏特征,发现模拟结果和试验结果吻合较好。研究表明:配筋率是进行板柱节点抗冲切设计不可忽略的影响因素,建议在规范修订中考虑此参数。最后还分析了其抗震性能及混凝土强度对抗冲切承载力的影响。     

基于能力谱法矩形空心桥墩极限状态研究

为了研究不同因素对矩形空心桥墩极限状态的影响,基于能力谱法,采用有限元软件Open Sees对10个试验墩柱的数值模型进行计算分析。主要研究了不同因素作用下能力谱法计算的墩柱极限位移及承载力变化规律。结果证明:增大配筋率能够提高墩柱性能极限,大轴压构件极限状态要小于小轴压比构件,增加了剪切破坏的可能性,削弱了性能增强效果;体积配筋率增加,使得破坏控制承载力延后;高墩柱增大了位移延性,但也提高了结构柔度,降低了承载力,研究成果具有一定的实践指导意义。     

HPFL加固钢筋混凝土柱抗震性能影响因素分析

以加筋高性能砂浆(HPFL)加固钢筋混凝土柱水平低周反复荷载试验为基础,通过Open Sees程序建立加固柱的纤维有限元模型,并对模型的有效性和准确性进行验证。以加固柱的配箍率、配筋率、混凝土强度等级和钢绞线数量等为参数,分析了不同因素下加固柱滞回曲线、骨架曲线、承载能力及延性等的变化,系统研究了加固柱的抗震性能。结果表明:随着箍筋配箍率的增大,加固柱的极限承载力提高幅度为5.4%~9.2%,延性提高幅度为10.6%~11.7%;随着纵筋配筋率的增大,加固柱的极限承载力提高幅度为12%~28%,延性提高幅度为11%~15%;随着混凝土强度的增大,加固柱的极限承载力提高幅度为6.3%~10.9%,延性提高幅度为13%~16%;随着钢绞线用量的增大,加固柱的极限承载力提高幅度为4.4%~7.6%,延性提高幅度为2%~6%。     

基于OpenSees的RCS组合框架结构抗震性能模拟分析

选取已有钢筋混凝土柱—钢梁组合结构（RCS）框架的低周期反复试验数据,采用地震工程开源模拟软件OpenSees对其进行有限元模拟,对比骨架曲线与滞回曲线,试验结果与有限元结果吻合较好。随后考察弯矩放大系数（Mc/Mb=0.86、1.48、2.04）、柱轴压比（n=0.06、0.2、0.3、0.6、0.8）对抗震性能的影响,得到了各参数下框架的滞回曲线、骨架曲线和各特征阶段的荷载与位移值。分析了框架的破化过程、延性与强度退化。结果表明：RCS组合框架滞回曲线饱满,具有良好的变形及耗能能力;随着弯矩放大系数的减小、柱轴压比的增大,框架的水平极限承载力降低、屈服状态提前、位移延性降低。分析结果可供有关研究或工程应用参考。     

装配式AAC砌体填充墙平面外抗震性能分析

为了适应国家绿色建筑和装配式建筑的发展,减少地震中填充墙的平面外破坏,采用ABAQUS有限元程序研究了装配式AAC砌体填充墙的平面外抗震性能。进行了不同工况下足尺有限元模型的模拟,分析了填充墙高厚比、配筋率及填充墙与框架间连接方式对其平面外抗震性能的影响,以峰值、极限状态下的荷载与跨中位移评定其平面外抗震性能。分析结果表明:采用ABAQUS进行填充墙平面外抗震性能数值模拟与试验结果吻合较好;填充墙高厚比越小,平面外承载力越大,当高厚比小于10时,墙体延性大幅下降;填充墙配筋率和承载力近似呈正比关系,但当配筋率大于0.2%时,墙体延性也会下降;高厚比在15~20和配筋率在0.1%~0.2%范围内,填充墙呈适筋延性破坏模式;填充墙与框架之间布置双向柔性连接约束,墙体具备一定延性,墙体平面外承载力较单向连接件布置有所提升。     

T形配钢钢骨混凝土柱抗震性能数值分析

为研究非对称配钢钢骨混凝土柱的抗震性能,基于12根T形配钢钢骨混凝土柱的拟静力试验研究进行非线性数值模拟,了解其破坏机制、承载力、延性及耗能能力,探讨轴压比、配钢率、剪跨比对抗震性能的影响。结果表明,低周反复荷载作用下T形配钢钢骨混凝土柱滞回曲线饱满,具有良好的延性和耗能能力。在峰值荷载前,数值模拟结果与试验结果吻合较好。轴压力在一定范围内提高了试件承载力,但降低了延性;增大配钢率能提高试件的承载力、刚度和延性,使得峰值荷载后试件的性能退化趋于平缓;剪跨比对试件破坏形态有显著影响,随剪跨比的增大试件延性性能提高。