施工縫對框架結構抗震性能的影響.pdf

1、在現代施工過程中，鋼筋混凝土結構往往不能完全實現混凝土的連續(xù)澆筑,所以必然在結構某些部位留設施工縫。施工縫是實實在在存在的，但是施工縫的存在對于結構的影響在很長一段時間被人們忽略。雖然也有很少數的專家學者對此進行了部分研究,但是施工縫仍然沒有得到足夠的關注。在過去不久的汶川大地震中一些典型的施工縫震害現象引起了我們的關注。由于在實際施工過程中，施工縫的留設是比較粗糙的,施工縫的留設和處理方法在一定程度上破壞了結構的完整性和連續(xù)性，從而其

2、并不能保障結構具有很好的抗震性能，所以造成了我們所見的地震中大量的施工縫震害現象。雖然隨著人們關注程度的提高也有了一些關于施工縫的研究,但是大多數研究都只是以試驗為主完成的，而對于施工縫的數值模擬是很少的。所以本文首先從留設施工縫的懸臂柱模擬為出發(fā)點，找到一種比較可行的方法來對施工縫進行模型化，然后將其運用于框架結構，從而探討施工縫對結構抗震性能的影響。本文中的框架結構為兩層兩跨平面框架，在探討施工縫對結構抗震性能影響上主要從骨架曲線，

3、延性，耗能能力以及剛度退化方面進行了比較詳細的研究。
　　在考慮施工縫影響的懸臂柱數值模擬中，本文以兩組尺寸、材料、配筋形式、荷載完全相同的整澆柱與帶縫柱的試驗數據為基礎，采用基于材料本構關系的纖維模型對整澆柱及帶縫柱進行數值模擬。兩組實驗稱為Z3組和Z4組。在眾多的纖維模型軟件中，本文采用計算精度較高的結構分析軟件OpenSees,該軟件能在纖維模型中考慮剪切效應，為帶縫柱的模型化提供了有利條件。根據對試驗現象及試驗數據的分析，

4、帶縫柱的模擬采用在柱中加入零長單元來模擬施工縫界面，從而避免了接觸單元無法真實模擬截面鋼筋作用的缺點。施工縫的模型化主要從兩個方面進行考慮，一是裂縫開展后縫界面處鋼筋的滑移，二是帶縫柱的剪切恢復力模型。在纖維模型中，采用非線性零長截面單元，考慮縫面處鋼筋的滑移以及剪切恢復力模型來模擬帶縫柱的靜力非線性行為。通過模擬結果與試驗數據進行對比，驗證數值模擬的可行性，提出一種施工縫模型化的方法，為后面施工縫對框架結構抗震性能的影響的研究奠定基礎

5、。
　　從實驗數據和模擬結果的對比中可以發(fā)現，采用本文方法對施工縫進行模型化，得到的模擬結果比較符合試驗情況。對比結果表明：從滯回曲線以及骨架曲線中反映出的構件性能，可知帶縫柱的強度和剛度退化都較整澆柱明顯，由于施工縫的存在使得施工縫成為構件的薄弱環(huán)節(jié)，帶縫柱的延性明顯小于整澆柱。在此基礎上，本文對兩榀框架結構進行了數值模擬，其中一榀框架為無縫框架，另一榀為有縫框架，并且對兩組框架進行了靜力反復荷載下的滯回分析。通過兩組框架結構數

6、值模擬結果的對比，探討了施工縫對框架結構抗震性能的影響。分析結果表明：在強度方面，施工縫的存在對結構屈服荷載及最大荷載有一定的影響，屈服荷載影響較小而最大荷載影響較大，有縫框架最大承載力低于無縫框架；結構延性方面，有縫框架延性低于無縫框架，說明施工縫的存在降低了結構的延性；剛度方面，有縫框架的初始剛度小于無縫框架，有縫框架剛度退化幅度略大于無縫框架；耗能能力方面，施工縫的存在對結構耗能能力的影響較大，有縫框架的耗能能力明顯低于無縫框架；