【摘 要】
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框架结构是一种常用的建筑结构体系,其柱的变形性能决定着整个结构的变形能力。纤维增强混凝土(FRC)具有具有高强度、高延性、拉伸应变硬化和抗损伤能力强等优点,可以显著改
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框架结构是一种常用的建筑结构体系,其柱的变形性能决定着整个结构的变形能力。纤维增强混凝土(FRC)具有具有高强度、高延性、拉伸应变硬化和抗损伤能力强等优点,可以显著改善混凝土结构的抗震性能。为了改善钢筋混凝土柱的变形能力及抗震性能,本文将FRC应用于钢筋混凝土柱的塑性铰区,柱的其余部位仍采用普通混凝土。对FRC柱及其框架结构的抗震性能和变形进行研究,有较好的理论意义和实用价值。本文采用试验和有限元模拟相结合方法对FRC柱进行研究。首先做了9根FRC柱和1根普通混凝土柱的拟静力试验,然后采用OpenSees软件进行模拟。基于试验数据以及模拟所得的参数,根据截面力的平衡方程和截面变形的平截面假定,推导出塑性铰区采用FRC柱在不同极限状态时的曲率。根据柱的曲率分布规律,沿柱高积分得到弯曲变形所引起的柱顶水平位移;采用Sezen模型,根据已求得的曲率,推导出由柱底纵筋与混凝土粘结滑移所引起的柱顶水平位移;考虑了柱剪切变形引起的柱顶水平位移。与试验结果对比表明,开裂、屈服、峰值荷载和极限状态时的位移计算值与试验值吻合较好。对柱塑性铰区采用FRC的框架结构,利用Perform 3D和SAP 2000两种软件进行了静力弹塑性分析。对两种软件的同一算例结果进行对比,验证模型的正确性,然后分别分析柱塑性铰区采用FRC框架结构的变形能力。结果表明,柱塑性铰区采用FRC框架结构,承载能力可提高30%-40%,屈服位移和峰值荷载对应位移均有所提高,基底剪力-顶点位移曲线下降段缓慢。
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