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钢筋混凝土异形柱结构抗震性能试验研究与弹塑性时程分析

辛立民  
【摘要】: 近年来,钢筋混凝土异形柱框架结构因具有良好的建筑功能而得到了较广泛的应用。国内亦作了许多异形柱构件、异形柱梁柱节点及异形柱整体结构的抗震性能试验研究,取得了较多的研究成果,但对于八度区异形柱结构抗震性能的研究却较少。为促进异形柱结构在地震烈度为八度地区的工程应用,本文对钢筋混凝土异形柱框架结构在八度区的抗震性能进行了试验与理论研究。 根据振动台试验,取其一榀中框架设计三榀与之对应的1/3模型进行低周反复加载的拟静力抗震试验,对框架的滞回曲线、骨架曲线、位移延性、强度与刚度退化、出铰机制、节点抗剪能力等进行综合研究。研究表明:(1)三榀异形柱试验框架的破坏机制总体上属于梁铰机制,满足了框架结构抗震设计的要求;(2)构件的破坏为受弯或压弯破坏,没有出现明显的剪切破坏或锚固破坏,试验过程中存在节点破坏的情况,因此对节点抗震设计要给与足够重视;(3)异形柱试验框架具有良好的延性;(4)采用底部宽肢异形柱框架可以提高结构的抗震性能。本文根据振动台试验,采用基于杆系模型的平面结构弹塑性地震响应分析程序对异形柱结构进行弹塑性时程反应分析。分析结果与振动台试验结果吻合良好。分析结果表明:无论是多遇地震还是罕遇地震作用,结构侧移满足规范要求。计算分析研究还表明,该异形柱结构具有良好的延性、耗能性能、出铰机制,因而其抗震性能良好。 针对异形柱框架的抗震性能,对试验模型采用ANSYS建立实体模型并进行了非线性有限元分析。框架模型的ANSYS计算结果与模型试验结果具有较好的拟合性。最后在上述研究的基础上,提出了几点工程设计建议。


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