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考虑压弯剪相互作用的钢筋混凝土柱性能研究

尹智勇  
【摘要】:钢筋混凝土柱是框架结构中主要的竖向承重构件和抗侧力构件,在工作状态中往往受到轴力、剪力和弯矩的共同作用。通常的结构设计理念是要满足承载力的需求,而新兴的基于结构性能的设计理念还要求对位移进行评估。因此,选择一个合适的对结构进行荷载-位移性能评估方法是很有必要的。本文改进了压弯剪相互作用(ASFI)方法的计算,并将该方法与Opensees结合使用,对荷载-位移性能评估的计算方法进行了探索。 通过比较纤维模型、修正压场理论(MCFT)和压弯剪相互作用(ASFI)的计算原理,得到:ASFI方法可以同时对构件的弯曲变形和剪切变形给出合理评价,但该模型的已有计算程序计算不稳定,难于收敛。因此,根据ASFI的原理,通过合理减少循环变量、统一参数的定义方法、重新选择材料本构关系三个方面的修改,对其计算程序进行了较为全面的改进,然后利用Visual Basic编程语言实现改进方法的程序计算。采用编写的ASFI程序对已有算例重新进行计算,发现改进后的ASFI方法计算结果依然较好。使用该程序对5个钢筋混凝土柱进行计算并与其试验结果进行比较,结果发现计算得到的荷载-位移曲线与试验骨架曲线吻合较好。 用基于纤维模型的OpenSees计算程序对钢筋混凝土柱进行计算并与试验结果进行比较,结果发现,对发生弯曲破坏的钢筋混凝土柱,该程序计算结果与试验曲线符合较好,但对发生剪切破坏的构件,因为其不能考虑构件剪切性能的影响,在承载力、变形和延性等方面,都不能给出满意的结果。本文通过ASFI方法计算得到剪力-剪切变形曲线,将其等效成一条三折线并添加到计算程序中。结果发现:添加三折线后的OpenSees能较好的模拟剪切破坏构件的荷载-位移曲线。另外,通过定义卸载和重新加载的路径,计算得到构件的滞回曲线,与试验滞回曲线保持一致的趋势。


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