基于ABAQUS的悬臂式自复位RC框架节点数值模拟分析

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传统结构体系抗震设计的基本思路是采用较为普遍的延性设计,当地震发生时需要某些结构构件进入塑性状态来消散地震能量,从而造成震后修复困难且难以立即恢复使用,从而造成的间接经济损失巨大。从上世纪90年代开始,基于性能的建筑抗震设计成为结构抗震研究的主流方向之一[1]。基于性能的抗震设计是指设计的建筑在未来可能发生的地震作用下具有预期的抗震能力,使建筑的破坏减少,甚至使建筑可恢复功能。目前研究自复位结构复位性能与耗能能力的有效方法为试验研究和数值模拟。试验研究结果虽然直观,但是周期长、费用高且大多数采用缩尺模型与实际结构存在差异。随着计算机软件和数值模拟理论的发展,有限元方法成为研究自复位结构性能的重要手段。本文采用有限元软件ABAQUS对理论所得出的8种工况的悬臂摩擦式自复位RC框架节点试验模型进行了数值模拟分析,研究其在低周反复加载作用下的滞回性能,根据其弯矩与转角的滞回曲线结果,验证悬臂摩擦式自复位RC框架构件的耗能性能与复位能力。并且将数值模拟的结果分别与试验结果和理论结果进行对比。然后结合试验和数值模拟结果,建议了悬臂摩擦式自复位RC框架构件的构造措施和施工方法。数值模拟分析表明:悬臂摩擦式自复位RC框架节点具有良好的自复位能力与耗能能力,其中预应力钢绞线提供了节点的自复位能力,随着预应力筋初始张拉力的增大,节点的自复位能力也随之增加,同时节点的初始刚度和承载力也逐渐增强;节点的耗能能力主要由摩擦板正压力的大小决定,摩擦板的正压力越大,摩擦力越大耗能能力也越明显。最后对比结果表明:有限元软件ABAQUS能够较好的模拟悬臂摩擦式自复位RC框架节点在低周循环加载作用下的反应。
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