考虑轴力影响的RC梁柱节点受力性能有限元模拟分析

来源 :重庆大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nallysun
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
影响钢筋混凝土(RC)梁柱节点抗震性能的因素较多,其中轴力对梁柱节点抗震抗剪承载力的影响规律较为复杂,国内外学者通过对不同定轴力作用下RC梁柱组合体试件进行了大量试验,研究了轴力对RC梁柱节点抗震性能和受剪承载力的影响,但尚未得到较为一致的研究结果。本文采用有限元模拟的方法,对钢筋混凝土中间层中间节点进行了参数分析,所得结果可为《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)的梁柱节点抗震抗剪承载力计算公式修订提供参考。此外,对变轴力作用下RC梁柱组合体试件的低周反复加载试验进行有限元模拟,验证了采用基于等代定轴力的有限元方法模拟变轴力加载试验的可行性。最后分析了在变轴力作用下轴压力的变化范围、初始轴压力、节点剪压比、节点配箍特征值和混凝土强度对梁柱组合体抗震性能的影响。本文主要研究内容及结论如下:(1)系统分析了宏观梁柱节点单元模型的节点区弹簧和梁纵筋粘结滑移弹簧的定参方法,总结了梁柱节点单元模型的节点剪切块的定参步骤。基于19个梁柱组合体试件的节点剪应力-剪应变实测数据,拟合了更合理的应力扩散长度系数计算公式,可提高梁柱节点单元模型的计算精度。(2)将6个定轴力作用下典型梁柱组合体试件低周反复加载试验结果与相应有限元模拟结果进行对比分析,发现宏观梁柱节点单元模型和基于双向应力扩散斜压杆模型的梁柱节点单元模型的计算结果均与试验结果吻合较好,能够有效模拟不同轴压比作用下梁柱组合体试件的受力性能。(3)对影响梁柱组合体试件滞回受力性能和节点抗震性能的因素进行参数分析,着重考察了在不同剪压比下,轴压比变化对梁柱组合体试件受力性能的影响,分析了节点剪压比、节点配箍特征值和混凝土强度对梁柱组合体试件和节点受力性能的影响。(4)有限元参数分析结果表明,在高剪压比(剪压比ν(29)0.3)作用下,梁柱组合体试件的峰值荷载和节点峰值剪应力随轴压比增大先增大后减小,位移延性随轴压比增大逐渐减小,节点最大剪切变形不受轴压比影响。当设计轴压比等于0.6时,梁柱组合体试件的峰值荷载和节点峰值剪应力最大;当设计轴压比大于0.6时,建议改进《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)规定的9度一级和非9度一级的节点抗震抗剪承载力计算公式,即不考虑轴力项的贡献,同时增加节点配箍。(5)在中等剪压比(ν=0.2~0.3)及小剪压比(ν(27)0.2)作用下,梁柱组合体试件的峰值荷载、位移延性和节点峰值剪应力随轴压比增大先增大后不变,节点最大剪切变形随轴压比增大逐渐减小。当设计轴压比等于0.6(中等剪压比)或0.36(小剪压比)时,梁柱组合体试件的峰值荷载、位移延性和节点峰值剪应力最大。各梁柱组合体试件的位移延性均满足要求,采用《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)的节点抗震抗剪承载力公式对梁柱节点进行配筋计算和设计是合理的。(6)通过对3个变轴力加载梁柱组合体试件中间层中节点抗震性能试验进行单调加载推覆分析,结合定轴力和变轴力加载时梁柱组合体试件的柱端水平力-位移滞回曲线对比分析结果,提出了用于模拟变轴力作用下梁柱组合体受力性能的等代定轴力取值方法,以及可用于变轴力加载下梁柱节点有限元模拟的节点剪切块分量的剪应力-剪应变关系的定参方式,并验证了基于等代定轴力方法模拟变轴力加载试验的合理性。(7)对变轴力作用下影响梁柱组合体受力性能的因素进行了参数分析,考察了轴压力变化范围、初始轴压力、节点剪压比、节点配箍特征值和混凝土强度对梁柱组合体试件和节点受力性能的影响。结果表明,在高剪压比下(v(29)0.3),随轴压比范围增大,在轴压力随柱顶侧移增大而减小的方向,梁柱组合体试件峰值荷载和节点峰值剪应力不变;在轴压力随柱顶侧移增大而增大的方向,梁柱组合体试件峰值荷载和节点峰值剪应力增加。随初始加载轴压比增大,梁柱组合体试件的峰值荷载和节点峰值剪应力增大。(8)当在定轴力作用下梁柱组合体试件的剪压比大于0.3且设计轴压比大于0.6或在变轴力作用下梁柱组合体试件的剪压比大于0.3时,保持梁柱组合体试件的其它参数不变,仅增加节点配箍特征值,梁柱组合体试件的峰值荷载、位移延性系数和节点峰值剪应力增加;仅增加节点混凝土强度,梁柱组合体试件的峰值荷载和节点峰值剪应力增大,但位移延性系数减小;仅减小节点剪压比,梁柱组合体试件的峰值荷载和节点峰值剪应力减小,但位移延性系数增加。
其他文献
目前对陶粒混凝土薄钢板组合剪力墙结构体系(SLC)的研究包括:以轴压比、剪跨比、边缘构件形式、截面形式等为变量进行的结构构件拟静力试验和以材料为变量的整体结构数值模拟研究,研究发现陶粒混凝土薄钢板组合剪力墙结构体系(SLC)在多层建筑结构以及低烈度地区下的高层建筑结构中具有应用前景,但若要继续研究和推广该结构体系,还缺少整体结构的试验数据支撑,故本文将通过振动台试验和数值模拟探究陶粒混凝土薄钢板组
学位
本文首先分析了国外当前机器人的现状,并针对其不足进行了改进,确定机器人采取履带行走机械方式,然后对电控部分进行了抗辐射加固设计,并加装了360度的云台摄像头及核辐射检测设备。实验结果表明,所设计的核辐射检测机器人可有效检测周围环境中的辐射剂量,满足实际应用需求,拓宽了其应用范围。
期刊
随着我国经济的快速发展以及高强建筑材料、先进的结构设计及施工技术的广泛应用,越来越多的超高层建筑正在建设或在规划建设中,并且建筑高度逐渐攀升。而这些超高层建筑往往具有轻质、高柔、低阻尼等结构特性,因此对风的作用尤其敏感。结构与风场之间相互作用会诱发自激风荷载,导致高柔的高层建筑产生横风向涡激共振等形式的大幅值振动,严重影响建筑的安全性以及舒适度。与此同时,山地地形效应、地球自转偏向力等因素会导致大
学位
为达成“碳中和”目标,风电作为清洁能源,其产业规模在未来十四五规划期间将不断提升。然而,相对落后的管理维护制度无法匹配急速扩张的行业规模,现存风电场老化严重,因此如何通过健康监测手段保证风电机组安全运行成为新的研究方向。在风电机组日常运行中,交变荷载产生的疲劳作用使得螺栓出现松动,而法兰螺栓连接作为风电机组塔筒的重要连接部分,其连接的可靠性对整体结构的安全和稳定具有重要意义,因此有必要对法兰螺栓健
学位
装配式剪力墙结构在装配式建筑领域应用较为普遍,装配式结构的连接性能是决定其抗震性能的关键。目前常见的装配式剪力墙的连接方式,存在成本较高、精度较难控制、施工不便等诸多问题。中建七局与哈工大合作研发了一种装配式环筋扣合锚接剪力墙结构体系,该体系抗震性能良好,但是在工程实际应用中发现,由于施工次序及构造等原因,墙板节点处混凝土难以振捣密实,增加了施工成本,影响了工程质量和进度。为了解决这一问题,本文将
学位
隧道作为地下结构物,受地质条件影响显著,周边环境复杂,在使用年限中易出现各种病害问题,如裂缝、渗漏水、空洞、腐蚀等。对隧道衬砌病害的治理,不仅要考虑支护结构的受力状况,还需考虑支护材料的强度、抗裂性与耐久性能。随着纤维混凝土技术的发展,在混凝土中以一定比例掺入两种或多种不同类型、不同尺寸的纤维,不仅能有效发挥不同纤维的优势,还可以使纤维间产生协同作用。聚丙烯纤维(Polypropylene Fib
学位
报纸
在强烈地震作用下,钢筋混凝土柱端塑性铰区纵筋屈曲是其主要损伤特征之一,纵筋明显屈曲后,再反复拉压将加速其断裂,影响柱的抗震性能。目前国内外针对400~500MPa级柱纵筋屈曲性能的研究相对较多,柱纵筋屈曲受力性能主要与保护层混凝土约束效应、核心区混凝土横向膨胀、纵筋长径比、纵筋屈服强度等诸多因素有关,不同加载制度也可能导致柱纵筋屈曲程度存在差异。目前,我国对600MPa级钢筋的研究仍未完善,尤其是
学位
针对船舶斜浪航行时的六自由度运动预报,本文在频域势流理论框架下,采用高阶Rankine源法求解考虑定常绕流影响的绕辐射问题,建立多自由度耦合运动计算模型。为计及流体粘性对横摇运动的影响,基于计算流体力学理论对船舶自由横摇衰减运动进行模拟,经能量法处理求取横摇阻尼系数,并将其引入频域运动方程。在此基础上,自主开发船舶在规则波中斜浪航行时运动响应的数值计算程序。为验证方法和程序的可靠性,对S175集装
期刊
本文基于世界银行、国际货币基金组织等提供的全球宏观统计数据,使用主成分分析法,构建了全球115个国家和地区的普惠金融指数。在此基础上研究发现,普惠金融发展与金融稳定有着先升后降的倒U形关系,有效的宏观监管可以减弱发展普惠金融所带来的系统性风险。本文所构建的普惠金融指数以及使用的资本充足率、银行市场势力等变量,可以对各个国家和地区是否发生金融危机进行模拟预测,为金融监管机构提供模型依据与决策参考。
期刊