配置低屈服点钢筋的RC框架耗能能力研究

论文摘要

本课题通过三榀1/3比例的两层两跨混凝土现浇框架试件的低周反复荷载试验,对其受力过程、破坏形态、破坏机制、变形恢复能力、恢复力模型、滞回特性、位移延性、刚度退化、耗能能力等进行了试验研究分析,探讨了影响RC框架延性的主要因素,并将配置低屈服点钢筋的RC框架与普通RC框架的承载力和变形能力进行了对比分析。研究了低屈服点钢筋对整榀框架抗震性能的影响,建立了配置低屈服点钢筋的RC框架的恢复力模型。试验结果表明,配置低屈服点钢筋的RC框架承载力与普通的RC框架基本相同,但其位移延性和抗震性能均优于普通RC框架。运用ANSYS软件对三榀试验框架进行数值仿真分析。从荷载一位移曲线分析来看,ANSYS计算结果与试验结果吻合较好。通过本试验分析,得出的主要结论有：（1）从三榀试验框架的滞回曲线来看,配置低屈服点钢筋的RC框架KJ-2耗能能力强于普通RC框架KJ-1；既配置低屈服点钢筋又配置高韧性混凝土的RC框架KJ-3的耗能能力最强。（2）三榀框架的位移延性系数均大于3.0,说明框架的延性性能良好。既配置低屈服点钢筋又配置高韧性混凝土的RC框架KJ-3的位移延性系数比普通RC框架KJ-1提高了31.7%；配置低屈服点钢筋的RC框架KJ-2的位移延性系数比KJ-1提高了15.7%；KJ-3的位移延性系数比KJ-2提高了13.8%。表明配置低屈服点钢筋的RC框架具有比普通RC框架更好的延性性能,同时配置高韧性混凝土会更能提高框架的延性。（3）在相同水平力的情况下,配置低屈服点钢筋的RC框架与普通RC框架相比,它具有延性性能好、变形能力大、刚度退化趋缓、耗能能力强的特性,显示了配置低屈服点钢筋、高韧性混凝土的RC框架具有更优异的抗震性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 本课题的研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 耗能减震技术的研究现状
• 1.2.1.1 结构减震控制的研究现状
• 1.2.1.2 常见耗能装置
• 1.2.2 高韧性混凝土的研究现状
• 1.2.3 不同屈服点高韧性钢筋混凝土的研究现状
• 1.3 本课题来源及研究的主要内容
• 1.4 技术路线
• 1.5 本章小结
• 2 试件设计与试验方案
• 2.1 试验目的
• 2.2 试件的设计和制作
• 2.2.1 试件的设计
• 2.2.2 试件的制作
• 2.3 材料的力学性能
• 2.3.1 混凝土
• 2.3.2 钢筋
• 2.4 试验方法和试验内容
• 2.4.1 试验方法
• 2.4.2 试验内容
• 2.5 加载方案
• 2.5.1 加载装置
• 2.5.2 加载制度
• 2.6 框架屈服点的确定
• 2.7 本章小结
• 3 试验结果及分析
• 3.1 试验过程及破坏机制
• 3.1.1 框架试验破坏形态分析
• 3.1.2 破坏过程分析
• 3.1.3 试件破坏机制分析
• 3.2 滞回曲线分析
• 3.3 骨架曲线分析
• 3.4 荷载—应变关系与转角—应变关系
• 3.5 结构耗能能力分析
• 3.6 结构延性分析
• 3.7 承载力退化
• 3.8 刚度退化分析
• 3.9 本章小结
• 4 非线性有限元分析
• 4.1 有限元模型建立
• 4.1.1 模型和材料单元的选取
• 4.1.2 材料的本构关系
• 4.1.3 破坏准则
• 4.2 有限元建模过程
• 4.3 后处理及结果比较分析
• 4.3.1 试件KJ-3应力云图
• 4.4 结果比较分析
• 4.5 本章小结
• 5 框架抗震性能分析
• 5.1 影响延性的因素
• 5.1.1 配置不同屈服点钢材
• 5.1.2 混凝土的性质
• 5.2 承载能力的比较分析
• 5.3 变形能力分析
• 5.4 框架恢复力模型
• 5.5 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 创新点
• 6.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文