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传统钢筋混凝土结构受地震作用后,结构屈服后其变形增加急剧,而承载力提高有限,二次刚度接近于零,该阶段结构损伤快,残余塑性变形大,震后修复困难。因此,结构震后的可修复性越来越受到重视。现有的大量研究表明,确保混凝土结构具有稳定良好的二次刚度,对控制其在地震作用下的残余变形,保证结构具有良好的可修复性有着积极的意义。本文提出了用具有二次刚度特性的钢-连续纤维复合筋(Steel-FRP Composite Bars,简称SFCB)新型材料来实现结构的二次刚度的方法。
我国是地震多发国家,大部分高层建筑均为地震作用起控制作用,所以抗震设计是建筑结构设计过程中一个十分重要且必不可少的环节。其中,梁柱节点是框架结构中的一个重要部件,在地震作用下,框架节点往往承受很大的水平剪力而容易发生剪切脆性破坏,并且由于反复荷载作用下钢筋与混凝土的粘结退化而容易发生锚固破坏,可见框架节点也是抗震结构的一个薄弱环节。因此,钢筋与混凝土的粘结性能好坏是节点是否具有良好抗震性能的一个重要因素。本文采用钢-连续纤维复合筋这种具有稳定二次刚度、损伤破坏可控的新型材料来代替节点中的受力钢筋,从材性上根本保证混凝土结构具有稳定的二次刚度。本文的主要工作有:
根据各组成材料的本构关系,通过复合法则,提出SFCB的理论计算模型。对各种参数的SFCB在单向拉伸及往复荷载作用下应力-应变关系、卸载刚度、残余变形等力学性能进行试验研究,并与理论计算模型进行比较。
根据凝土结构设计规范(GB50010-2002)设计制作了四个十字形节点,通过反复加载试验,对钢-连续纤维复合筋混凝土节点的抗震性能进行探索性研究。通过钢-连续纤维复合筋混凝土节点与普通节点的破坏模式、极限承载力、滞回耗能能力以及强度、刚度退化和节点梁筋的粘结滑移性能等试验结果的对比研究,对钢-连续纤维复合筋混凝土节点的抗震性能进行深入分析。
本文用ABAQUS软件模拟试件在反复荷载作用下的结构性能,给出节点变形、钢筋应力和应变、骨架位移曲线。最后将计算结果与试件的试验结果进行验证比较,发现吻合得较好。