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基于卸载的HRBF500RC柱抗震性能研究和损伤评价

作　者: 郑济坤
导　师: 王全凤
学　校: 华侨大学
专　业: 工程力学
关键词: HRBF500 RC柱 动力屈服卸载 耗能能力 损伤模型 非线性分析
分类号: TU375.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 40次
引　用: 1次
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内容摘要


目前国内针对500MPa细晶粒钢筋的混凝土构件所进行的研究仍处于起步阶段,仅在钢筋材性、简支框架梁、粘结锚固性能方面有所进展。基于此种现状,本文从局部屈服卸载效应以及能量转化方面对HRBF500 RC柱的抗震性能及损伤状况进行了研究与分析,同时提出了基于能量转化的评价方法。以课题组的HRBF500级钢筋混凝土柱的拟静力试验作为出发点,本文从局部屈服卸载效应以及能量重分布方面对HRBF500级钢筋混凝土柱的耗能能力进行了分析。分析塑性发展、承载力退化、历时时间等因素对试件耗能能力的影响,认为HRBF500级钢筋混凝土柱耗能能力的变化趋势与普通钢筋混凝土柱的变化趋势相类似。同时,本文提出了从能量转化的角度定义能量延性系数,作为构件延性的评价指标,并以此对试件的抗震性能进行了评价。结合试验中的现象,对试件的强度退化和刚度衰减趋势进行了分析;针对尚无合适于HRBF500 RC柱的恢复力模型的现状,提出了500MPa细晶粒高强钢筋混凝土柱的理论骨架曲线,运用理论及经验公式法确定各个阶段的特征点,并提出了卸载刚度的经验公式和滞回规则。为了更全面地研究地震全过程中构件的损伤发展,同时为基于损伤性能的结构抗震设计提供了参考资料,本文在构件地震损伤方面进行了两方面的研究工作。一方面,提出了适用于HRBF500钢筋混凝土柱的修正Park损伤模型,并确立了相应的损伤评价准则。另一方面,基于构件在地震作用下的产生动力屈服卸载效应,通过对过程中能量转化的分析,提出了一种基于弹性能损失的损伤模型,并验证了其合理性和可用性。本文采用IDRAC 2D程序对配置500MPa细晶粒钢筋的混凝土框架结构进行了非线性动力反应分析,分别对其动力响应和损伤程度作了记录和研究。认为经过抗震设计的HRBF500RC框架结构能有效地抵抗实际地震作用。本文采用的能量加权系数法和周期快照法,能合理地计算出楼层损伤和结构整体损伤指数。同时,本文修正后的Park损伤模型能够较好的应用于非线性动力损伤全过程评价中,表现出了较好的实际应用效果。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第一章 绪论  11-26
  1.1 研究背景  11-13
  1.2 课题相关内容的研究现状  13-18
    1.2.1 基于卸载的抗震性能研究理论  13-15
    1.2.2 地震损伤破坏模型及其抗震设计理论  15-17
    1.2.3 500MPa 高强细晶粒钢筋研究现状  17-18
  1.3 本课题的主要研究内容及意义  18-20
    1.3.1 500MPa 细晶粒钢筋混凝土柱耗能能力研究  19
    1.3.2 500MPa 细晶粒钢筋混凝土柱恢复力特性  19
    1.3.3 500MPa 细晶粒钢筋混凝土柱损伤分析与评价  19-20
  1.4 本课题的难点及关键问题  20
  参考文献  20-26
第二章 HRBF500 级钢筋混凝土柱耗能能力研究  26-47
  2.1 HRBF500 级钢筋混凝土柱试验概况  26-31
    2.1.1 试验构件参数及装置  26-28
    2.1.2 试验过程与试验现象  28-29
    2.1.3 构件的滞回曲线  29-31
  2.2 骨架曲线及位移延性系数  31-33
  2.3 试件耗能能力分析  33-45
    2.3.1 试件滞回耗能累积过程分析  33-38
    2.3.2 试件滞回耗能能力分析  38-43
    2.3.3 试件的能量延性系数  43-45
  2.4 本章小结  45-46
  参考文献  46-47
第三章 HRBF500 级钢筋混凝土柱恢复力特性  47-70
  3.1 试件性能退化趋势  47-51
    3.1.1 强度退化  47-49
    3.1.2 刚度退化  49-51
  3.2 骨架曲线模型及特征参数  51-61
    3.2.1 恢复力模型研究现状及基本方法  51-52
    3.2.2 HRBF500 RC 柱理论骨架曲线  52-61
  3.3 HRBF500 RC 柱的滞回规则  61-64
    3.3.1 卸载刚度  61-63
    3.3.2 滞回规则  63-64
  3.4 理论模型与试验结果的对比  64-66
  3.5 本章小结  66-67
  参考文献  67-70
第四章 HRBF500 级钢筋混凝土柱损伤模型及损伤评价  70-92
  4.1 相关损伤模型概述  70-73
    4.1.1 损伤指数的定义  70-71
    4.1.2 单参数损伤模型  71
    4.1.3 双参数损伤模型  71-73
  4.2 HRBF500 级RC 柱损伤模型的修正及损伤评价  73-82
    4.2.1 经典损伤模型实用性的若干修正  73-76
    4.2.2 修正后Park 损伤模型的参数确定  76-78
    4.2.3 HRBF500 级RC 柱的损伤分析与评价  78-82
  4.3 基于弹性能损失的地震损伤评价模型  82-90
    4.3.1 基于弹性能损失的损伤模型的建立  82-85
    4.3.2 基于弹性能损失的HRBF500 级RC 柱损伤分析与评价  85-90
  4.4 本章小结  90
  参考文献  90-92
第五章 HRBF500 RC 结构弹塑性时程分析及损伤评价  92-120
  5.1 RC 结构弹塑性地震反应分析  92-96
    5.1.1 弹塑性地震反应分析的特点  92-93
    5.1.2 钢筋混凝土结构的本构关系  93-94
    5.1.3 结构的振动计算模型  94-95
    5.1.4 结构动力平衡方程的求解  95-96
  5.2 HRBF500 RC 结构弹塑性分析算例  96-100
    5.2.1 算例基本概况  96-98
    5.2.2 算例结构设计  98-100
  5.3 算例结构非线性动力分析  100-104
    5.3.1 IDRAC 2D 非线性动力分析程序简介  100
    5.3.2 IDRAC 2D 对结构损伤的计算及分析  100-101
    5.3.3 非线性分析中材料强度的取值  101-102
    5.3.4 时程分析中地震波的选取  102-104
  5.4 算例结构非线性动力分析结果  104-117
    5.4.1 结构的非线性动力响应记录及分析  104-109
    5.4.2 结构构件的地震损伤分析  109-112
    5.4.3 结构整体地震损伤分析  112-114
    5.4.4 框架柱地震损伤全过程分析  114-117
  5.5 本章小结  117-118
  参考文献  118-120
第六章 结论与展望  120-122
  6.1 研究工作的主要结论  120-121
  6.2 研究工作的展望  121-122
个人简历  122-123
致谢  123

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 混凝土结构、钢筋混凝土结构 > 钢筋混凝土结构 > 柱
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