钢筋混凝土框—剪结构多维非线性地震反应分析及试验研究

【摘要】：对于钢筋混凝土结构的弹塑性地震反应分析方法可以分为微观方法和宏观方法。其中微观方法即为有限单元法,此方法虽然准确,但耗费大量的机时,很难运用到实际高层框架—剪力墙结构的分析中。因此对于框架—剪力墙结构的时程分析,宜采用宏观方法。本文的目的就是提出一种更加完善的钢筋混凝土框架—剪力墙结构的宏观力学模型,对钢筋混凝土框架—剪力墙结构进行非线性分析。 作者随后对国内外目前采用的钢筋混凝土剪力墙和柱的宏观有限元模型进行了分析,对于钢筋混凝土剪力墙普遍存在的局限性是认为剪力墙是先发生弯曲破坏,然后才发生剪切破坏。故将剪切刚度的变化与轴向刚度的变化分开考虑,分别采用不同的滞回模型加以模拟。而实际上,轴向刚度的变化必然引起剪切刚度的变化。在本文中作者将这一问题加以改进,提出了改进的多竖线模型。对于轴向刚度将钢筋和混凝土分别采用不同的滞回曲线进行模拟,而剪切刚度的变化随着轴向刚度的变化而变化。并从问题的合理性和简单性出发,在钢筋混凝土柱的宏观有限元模型中仍采用相同的滞回曲线。 为验证本文提出的钢筋混凝土剪力墙宏观有限元模型的有效性,作者进行了9片不同剪跨比和轴压比的钢筋混凝土剪力墙的拟静力试验,得出一些对工程有益的结论。并采用本文提出的模型对试验过程进行模拟,所得的结果还是令人满意的。 然后作者进行了钢筋混凝土偏心框架—剪力墙结构的振动台试验,对偏心结构的空间反应进行了研究。并采用宏观有限元的方法编制了钢筋混凝土框架—剪力墙结构的非线性分析的程序,通过与试验结果的比较,证明本文的理论和程序是合理有效的。在此基础上,作者对实际的对称和偏心结构进行了单双向地震作用下的时程分析。 通过本文研究,作者得出如下结论: (1)在一定范围内,若剪跨比一定,则钢筋混凝土剪力墙随着轴压比的增加,其承载能力将提高,刚度提高,但延性下降。 (2)剪跨比是决定剪力墙破坏形式的重要因素。在其他因素不变的情况下,剪跨比越小,则破坏形式越趋于剪切破坏,剪力墙承载能力提高,但呈现脆性。剪跨比越大,则破坏形式越趋于弯曲破坏,剪力墙承载能力降低,剪力墙表现出良好的耗能能力和延性。 (3)从剪力墙的破坏现象看,对于剪切破坏的剪力墙,破坏非常突然。在位移控制加载阶段的后期,在刚度和荷载都退化不大的情况下突然破坏,使刚度和承载能力急剧下降,在工程设计中应避免。对于弯曲破坏的剪力墙则延性较好,滞回曲线丰满,耗能能