应变率对钢筋混凝土柱动态特性的影响

文中以OPENSEES有限元软件为工具,利用基于柔度法的钢筋混凝土柱纤维单元,考虑钢筋与混凝土材料的应变率效应,对钢筋混凝土柱进行了动态响应分析,并用试验结果验证了文中方法的正确性.通过数值模拟,研究了钢筋混凝土柱在不同轴压比、不同混凝土强度、不同纵筋率条件下的动态力学特性.结果表明,随着轴压比的提高,钢筋混凝土柱的应...     

有限单元柔度法考虑剪切变形的纤维单元模型

基于有限单元柔度法的梁柱单元模型,以单元力的形函数为出发点,其优点是单元内部截面力场的分布总能满足平衡条件。但目前国内外学者提出的梁柱单元模型,还不能考虑剪切变形对构件刚度的影响。建立了基于有限单元柔度法的弹塑性纤维单元模型,考虑了剪切变形和几何非线性的影响,适用于钢筋混凝土短柱、剪力墙等较大截面杆件的分析研究。依据单元模型编制了非线性有限元分析程序,进行了低周反复荷载试验的数值模拟。模拟分析结果反映了结构构件的主要受力特征,并与实验结果具有良好的一致性。     

基于Park三参数模型的剪切滞变模型

针对深梁、短柱和剪力墙等剪跨比较小的构件在结构非线性分析中需要考虑剪切效应的情况,在Park三参数滞变模型的基础上,参考大量文献后,建议了短柱、剪力墙和核心筒三种构件的剪力-剪切变形曲线本构关系特征点的参数取值,给出了剪跨比较小构件的剪切滞变模型。采用该模型分别对短柱、剪力墙和核心筒三个试验模型进行了模拟和分析,分析结果与试验结果的对比表明,所给模型可较好地模拟试件的剪切效应及实际抗剪承载力水平。该模型的建立可为结构非线性分析中有效考虑剪切效应提供参考。     

内置钢板钢筋混凝土组合剪力墙数值模拟

内置钢板钢筋混凝土组合剪力墙具有良好的抗震性能,目前已在超高层建筑中得到越来越多的应用。采用OpenSees程序对普通钢筋混凝土剪力墙和钢板组合剪力墙试验构件进行模拟分析,验证了建模与分析方法的合理性与准确性,分析结果表明,该方法能够较好地模拟组合剪力墙的弹塑性行为。分析了轴压比和配钢率这两个关键参数对内置钢板组合剪力墙抗震性能的影响。计算结果表明,与普通钢筋混凝土剪力墙相比,内置钢板可以明显提高构件的承载力、延性和滞回耗能;轴压比和配钢率对组合剪力墙的抗震性能有较大影响。     

高强混凝土剪力墙地震损伤模型分析

在分析比较现有钢筋混凝土结构的地震损伤模型的基础上,根据高强混凝土剪力墙的滞回曲线特性及刚度退化规律,采用能量耗散系数和最大变位处的卸载刚度的退化为破坏参数,提出了适用于高强混凝土剪力墙构件的双参数地震损伤模型。依据已有的高强混凝土剪力墙构件试验研究结果,对损伤模型进行非线性回归分析,确定了相应的地震损伤模型参数,提出了高强混凝土剪力墙各性能水平的损伤指数以及相应于三水准抗震设防的损伤指数允许值。分析结果表明,按本文所提出的损伤模型计算得到的剪力墙构件最终破坏时对应的损伤指数,其平均值在合理范围内,标准差较小;损伤指数计算值对应的损伤程度基本符合试验结果,计算结果离散程度较低。     

基于纤维模型的钢筋混凝土结构动力弹塑性分析

采用纤维单元模型和实体单元模型对一个钢筋混凝土柱进行了动力弹塑性分析,结果表明,截面纤维模型能以很小的计算成本达到实体单元模型的计算精度,并且和试验结果拟合较好。同时,对一个3层钢筋混凝土框架结构进行的动力弹塑性分析表明,纤维单元模型能很好地解决各种非线性问题,适合于强震作用下结构整体动力弹塑性分析。     

考虑轴-弯-剪耦合效应的钢筋混凝土柱滞回性能研究

试验研究及震害调查发现:由于配箍不足或箍筋间距过大,地震作用下钢筋混凝土柱易发生剪切破坏,继而发生轴向破坏。采用纤维截面的钢筋混凝土梁柱单元及与之串联的剪切弹簧以及轴向弹簧考虑钢筋混凝土柱的轴-弯-剪耦合效应,其中纤维梁柱单元用于模拟柱的弯曲机制,与梁柱单元串联的剪切弹簧和轴向弹簧用于模拟剪切机制和轴向机制,并利用单轴材料模型中的Limit State Material及其相应的Shear Limit Curve和Axial Limit Curve确定材料的剪切破坏与轴向破坏失效点,最终从单元层次上定义轴-弯-剪耦合效应。为验证该数值模型的合理性,选取不同破坏形式、轴向力与水平循环往复荷载共同作用下拟静力试验的钢筋混凝土柱,借助Open Sees分析软件模拟其滞回性能。模拟结果与试验结果的对比分析表明:考虑轴-弯-剪耦合的串联模型能较好地模拟钢筋混凝土柱的强度、刚度退化及捏拢效应等,且能够反映钢筋混凝土构件在复杂应力条件下的受力性能。     

钢筋混凝土柱考虑损伤累积的反复荷载-位移关系分析

为能在反复荷载作用下钢筋混凝土柱的荷载-位移关系分析中考虑柱低周疲劳性能,提出了一损伤模型,对柱中纵向受力钢筋和混凝土的损伤状态作评估与记录。将这一记录材料性能信息的损伤指标带入材料各自的恢复力模型以考虑产生损伤后材料的强度和刚度退化。基于多弹簧模型对不同变幅加载路径下及等幅低周疲劳加载下钢筋混凝土柱的空间反应进行了数值计算模拟。与已有试验结果比较表明,所提材料层次上的损伤累积模型以及考虑损伤累积效应的柱构件空间荷载-位移关系分析方法具有一定的精度,为钢筋混凝土柱的抗震性能分析提供了一个辅助工具。     

基于柔度法的异形截面钢筋混凝土构件非线性分析

钢筋混凝土异形截面构件在住宅建筑中已被广泛应用,但适合此类长细比较小的异形截面构件空间分析模型并不成熟.目前国内外学者提出的基于有限单元柔度法的纤维单元模型,还不能考虑剪切变形对构件刚度的影响,对于短肢剪力墙这类长细比较小的构件是不适用的.本文建立了考虑剪切变形的基于柔度法的弹塑性纤维单元,对L形钢筋混凝土构件进行了算例分析.模拟计算结果与试验结果显示出良好的一致性,L形截面构件在侧力作用下会发生斜弯曲现象,钢筋混凝土构件在纯弯矩作用下杆件具有伸长特性.     

RC梁与柱在不同地震作用下的变形限值分析

分析钢筋混凝土(RC)梁与柱基于不同地震作用下的变形限值,对钢筋混凝土梁与柱进行低周往复循环加载拟静力试验.然后对试验进行仿真模拟,将试验结果与仿真模拟结果进行对比分析,发现二者结果相近,从而验证仿真模拟的可行性.在构件的荷载-位移曲线上获取屈服点、峰值点和极限点,分别计算这3个状态点对应的侧向位移值与构件计算长度的比...     

钢管混凝土边框高强混凝土组合剪力墙抗震性能试验研究

钢管混凝土边框组合剪力墙是一种新型组合剪力墙。本文进行了2个1/4缩尺的高强混凝土剪力墙模型的低周反复荷载试验,模型1为普通钢筋混凝土剪力墙,模型2为钢管混凝土边框组合剪力墙。在试验研究基础上,对比分析它们的承载力、延性、刚度及其衰减过程、滞回特性、耗能能力及破坏特征,建立了组合剪力墙的承载力计算模型,计算结果与实测结果符合较好。研究表明,钢管混凝土边框高强混凝土组合剪力墙与普通剪力墙相比抗震性能显著提高。     

Static inelastic analysis of RC shear walls

A macro-model of a reinforced concrete (RC) shear wall is developed for static inelastic analysis. The model is composed of RC column elements and RC membrane elements. The column elements are used to model the boundary zone and the membrane elements are used to model the wall panel. Various types of constitutive relationships of concrete could be adopted for the two kinds of elements. To perform analysis, the wall is divided into layers along its height. Two adjacent layers are connected with a rigid beam. There are only three unknown displacement components for each layer. A method called single degree of freedom compensation is adopted to solve the peak value of the capacity curve. The post-peak stage analysis is performed using a forced iteration approach. The macro-model developed in the study and the complete process analysis methodology are verified by the experimental and static inelastic analytical results of four RC shear wall specimens. Supported by: National Natural Science Foundation of China, Grant number 59895410     

高轴压比下钢管混凝土边框组合剪力墙抗震性能试验研究

钢管混凝土边框组合剪力墙是一种适用于高层及超高层建筑的新型组合剪力墙。轴压比是影响剪力墙抗震性能的一个主要因素,高层建筑底部轴压比较大。本文进行了1/4缩尺的1个普通钢筋混凝土剪力墙模型和1个钢管混凝土边框组合剪力墙模型在高轴压比下的低周反复荷载试验。在试验研究基础上,对比分析了剪力墙的承载力、延性、刚度及其衰减过程、滞回特性、耗能能力及破坏特征,建立了钢管混凝土边框组合剪力墙的承载力计算模型,计算结果与实测结果符合较好。研究表明:在高轴压比下钢管混凝土边框组合剪力墙与普通剪力墙相比抗震性能显著提高。     

钢-聚乙烯醇混杂纤维混凝土剪力墙抗震性能试验研究

本文设计了1片普通混凝土剪力墙试件和5片混杂纤维混凝土剪力墙试件,进行低周往复加载试验,研究混杂纤维混凝土分布位置和高度对剪力墙抗震性能的影响。根据拟静力试验数据,分析了墙体试件的滞回曲线、骨架曲线及关键点、位移延性、刚度退化性能、耗能能力以及关键位置钢筋应力应变分布情况。结果表明:（1）剪力墙试件中采用混杂纤维混凝土的区域以均匀的水平裂缝为主,有效控制了剪力墙的斜裂缝的产生,最终表现出弯曲破坏模式。（2）相比混杂纤维混凝土分布在约束边缘区域,混杂纤维混凝土分布在底部的试件滞回曲线更加饱满,耗能能力更好。（3）混杂纤维混凝土分布高度越高,滞回曲线越饱满。当分布高度大于0.3h （h为全长）时,混杂纤维混凝土分布高度的提升对承载能力和变形能力的影响较小。（4）混杂纤维混凝土的掺入提高了剪力墙的抗剪性能,在一定程度上可替代水平分布筋。     

型钢混凝土剪力墙的抗震性能研究

型钢混凝土剪力墙(亦称为SRC剪力墙)是一种新型的剪力墙,其抗弯承载力、抗剪承载力及延性均好于普通剪力墙。本文简要总结了近年来国内外关于型钢混凝土剪力墙抗震研究的成果。在此基础上,进行了较高轴压比下内藏钢桁架混凝土组合高剪力墙的抗震性能试验研究。试验研究表明,内藏钢桁架的存在明显改善了高轴压比下型钢混凝土高剪力墙的抗震性能。     

型钢混凝土低矮剪力墙抗震性能试验研究

剪力墙构件是现代高层建筑结构中的主要抗侧向力构件.为了对比型钢桁架混凝土组合低矮剪力墙与型钢框架混凝土组合低矮剪力墙以及普通钢筋混凝土低矮剪力墙在地震作用下的抗震性能,本文进行了四榀1/4缩尺模型的低矮混凝土剪力墙在单调和低周反复荷载作用下的对比试验,其中单调加载试验包括一榀内置型钢桁架的型钢混凝土组合低矮剪力墙,反复加载试验包括一榀普通钢筋混凝土低矮剪力墙、一榀内置型钢框架的型钢混凝土低矮剪力墙和一榀内置型钢桁架的型钢混凝土低矮剪力墙,给出了各试件的刚度、承载力、变形、延性和破坏形态等试验结果,并对其进行分析.试验结果表明,在这三种墙体中,型钢桁架混凝土组合低矮剪力墙的承载力、变形能力、耗能能力较其他类型剪力墙好,并为型钢桁架混凝土组合低矮剪力墙在实际中的应用提供了试验依据.     

高轴压比下钢桁架-混凝土组合剪力墙抗震研究

轴压比是剪力墙抗震设计中一个重要的控制因素，它直接关系到剪力墙的抗震性能。简要介绍了钢筋混凝土剪力墙和型钢混凝土剪力墙抗震研究的有关成果，重点介绍了轴压比对剪力墙抗震性能的影响。进行了3个1／3缩尺的剪力墙的抗震性能试验研究，包括1个普通混凝土剪力墙、1个内藏钢框架混凝土组合剪力墙和1个内藏钢桁架混凝土组合剪力墙。试验表明：在高轴压比情况下，内藏钢框架、内藏钢桁架混凝土组合剪力墙的抗震性能比普通混凝土剪力墙明显提高。     

基于OpenSees的巨型SRC柱低周反复试验数值分析

为研究巨型SRC柱抗震性能的数值模拟方法,本文基于有限元分析软件OpenSees,采用纤维单元模拟5根具有不同复杂截面型钢形式的巨型SRC柱试件的低周反复加载试验,并与试验滞回曲线以及骨架曲线进行对比分析。结果表明,该基于纤维单元的有限元模型能够较好模拟巨型SRC柱试件的滞回反应,具有一定的合理性和可靠性。同时采用一种新型高性能分层壳单元对其中一根巨型SRC柱试件进行精细有限元建模分析,分析结果与试验结果对比表明分层壳能够较好地模拟试件的初始刚度和峰值承载力;与纤维单元模拟结果对比表明纤维单元能够更好地模拟试件承载力的下降,结果更加精确,且计算效率更高;新型高性能壳单元DKGQ能够弥补原有壳单元的不足,更好地模拟构件因混凝土大量开裂剥落导致的承载力下降。     

轻钢骨混凝土剪力墙延性的非线性有限元分析

轻钢骨混凝土剪力墙结构作为新型结构在工程界要得到认同并推广使用,必须对该结构的各项性能指标进行系统的试验研究和理论分析。本文应用ADINA有限元软件对轻钢骨混凝土剪力墙延性进行非线性有限元分析,根据不同的高宽比、轴压比、轻钢骨配筋率以及端部配筋模型的计算结果,对该结构体系的延性及其破坏形态进行综合分析,并对轻钢骨混凝土剪力墙轴压比设计提出建议。分析结果表明,高宽比主要控制轻钢骨混凝土剪力墙的破坏形态,轴压比对其结构的延性的影响最为显著,而端部配筋对其延性影响不大。