考慮鋼筋粘結(jié)滑移影響的鋼筋混凝土框架地震反應(yīng)分析.pdf

1、現(xiàn)代抗震理論強(qiáng)調(diào)，在強(qiáng)烈地震作用下，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的屈服后抗震性能主要由構(gòu)件的較強(qiáng)非彈性變形能力來體現(xiàn)，即在保證必要承載能力的前提下，通過構(gòu)件穩(wěn)定的滯回變形特性耗散地面運(yùn)動(dòng)輸入的能量。在梁鉸機(jī)構(gòu)和梁柱鉸機(jī)構(gòu)這些主要耗能機(jī)構(gòu)中，非彈性變形主要集中在框架節(jié)點(diǎn)和底層柱底附近（即梁端塑性鉸區(qū)和柱底塑性鉸區(qū)）。構(gòu)件塑性鉸區(qū)的變形有兩部分組成：①?gòu)澢冃?；②由滑移引起的?gòu)件端部轉(zhuǎn)角。分析模型在反映構(gòu)件端部的非線性變形方面的準(zhǔn)確程度對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)的地

2、震反應(yīng)和相應(yīng)的破壞過程具有重要意義。
　　很多研究者分析了中間節(jié)點(diǎn)縱筋滑移對(duì)結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的影響，但還沒有人研究底層柱底和邊節(jié)點(diǎn)縱筋滑移，或者同時(shí)考慮框架三個(gè)位置處（底層柱底、中間節(jié)點(diǎn)和邊節(jié)點(diǎn)）縱筋滑移對(duì)結(jié)構(gòu)整體和局部地震反應(yīng)的影響。
　　研究者提出了很多模擬鋼筋粘結(jié)滑移的模型化方法。其中最常用的是在構(gòu)件端部附加單獨(dú)考慮縱筋滑移的非線性轉(zhuǎn)動(dòng)彈簧，但由于該方法在確定非線性彈簧本構(gòu)模型時(shí)的經(jīng)驗(yàn)性，以及在考慮變化軸力對(duì)滑移的影響方面

3、存在不足，因此，新的基于纖維的模型化方法必須克服這些困難。
　　在纖維模型的基礎(chǔ)上，通過在構(gòu)件端部附加一個(gè)單獨(dú)考慮滑移的零長(zhǎng)度截面單元的模型化方法能較好解決上述問題。本文首先進(jìn)行了基于構(gòu)件的模型校準(zhǔn)，然后把此方法引入一個(gè)平面框架，考察了不同位置處縱筋滑移對(duì)框架整體和局部地震反應(yīng)的影響規(guī)律；引入一個(gè)空間框架，考察縱筋滑移對(duì)框架抗震性能的影響。
　　主要的研究?jī)?nèi)容和主要結(jié)論為：
　　①基于方柱（與框架底層柱配筋、錨固條件相

4、似）的校準(zhǔn)，考察了在非線性梁柱單元和零長(zhǎng)度截面單元中采用不同混凝土模型定參方法對(duì)模擬結(jié)果的影響。將彎曲轉(zhuǎn)角、滑移引起的固端轉(zhuǎn)角等模擬結(jié)果分別與柱的低周反復(fù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了此模型化方法，確定了滑移材料模型的定參。
　　選擇了兩個(gè)與框架邊節(jié)點(diǎn)受力和錨固條件相似的懸臂梁試件進(jìn)行了模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比分析，驗(yàn)證了此考慮鋼筋粘結(jié)滑移的模型化方法在考察框架邊節(jié)點(diǎn)梁筋滑移方面的適用性和準(zhǔn)確性。
　　本文在程序內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了對(duì)兩點(diǎn)

5、加載框架中間節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)的模擬。鑒于錨固在中間節(jié)點(diǎn)內(nèi)的梁筋與錨固于框架邊節(jié)點(diǎn)內(nèi)和基礎(chǔ)內(nèi)柱縱筋在受力特征、錨固條件方面的區(qū)別，本文采用了能夠代表中間節(jié)點(diǎn)縱筋滑移變形滯回特征(“Z字型”)的鋼筋應(yīng)力－滑移變形材料模型?；谒膫€(gè)節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)的校準(zhǔn)，驗(yàn)證了此滑移材料模型及定參方法。
　　②將經(jīng)過校準(zhǔn)的鋼筋滑移模型化方法引入一個(gè)平面框架結(jié)構(gòu)。分別進(jìn)行了：不考慮滑移、僅考慮底層柱底縱筋滑移、僅考慮中間節(jié)點(diǎn)縱筋滑移、同時(shí)考慮中間節(jié)點(diǎn)和邊節(jié)點(diǎn)縱筋滑移、同

6、時(shí)考慮柱底縱筋和節(jié)點(diǎn)縱筋滑移共計(jì)五種不同的模擬分析，考察了不同位置處縱筋滑移對(duì)框架抗震性能的影響。
　　對(duì)比分析得出的主要結(jié)論有：
　　1）只考慮柱底滑移有增大框架整體反應(yīng)的趨勢(shì)，使底部三層梁端的彎曲轉(zhuǎn)動(dòng)增大，降低底層柱底端部彎曲轉(zhuǎn)角；
　　2）只考慮中間節(jié)點(diǎn)縱筋滑移情況下，框架頂點(diǎn)最大位移增大，與中間節(jié)點(diǎn)相連的梁端彎曲轉(zhuǎn)角減小，但彎曲轉(zhuǎn)角在疊加了對(duì)應(yīng)位置處的滑移轉(zhuǎn)角后，與不考慮滑移情況基本相同，說明節(jié)點(diǎn)滑移只是改變了

7、構(gòu)件端部變形的組成成分。
　　3）同時(shí)考慮中間節(jié)點(diǎn)和邊節(jié)點(diǎn)縱筋滑移時(shí)，框架頂點(diǎn)位移比只考慮中間節(jié)點(diǎn)縱筋滑移情況還要大，但增大的幅度減小。梁端彎曲轉(zhuǎn)角降低。
　　4）同時(shí)考慮柱底和節(jié)點(diǎn)縱筋滑移對(duì)框架頂點(diǎn)位移的增大幅度比其它三種情況都大。與只考慮中間節(jié)點(diǎn)縱筋滑移和考慮節(jié)點(diǎn)縱筋滑移相似，梁端彎曲轉(zhuǎn)角減小，但疊加了對(duì)應(yīng)的滑移變形后，與不考慮滑移基本相似。
　　無(wú)論柱還是梁，端部彎矩－彎曲轉(zhuǎn)角具有相似的特點(diǎn)：考慮滑移的峰值承載力

8、均比不考慮滑移時(shí)略有降低，最大彎曲轉(zhuǎn)角減?。粚澢D(zhuǎn)角與滑移轉(zhuǎn)角疊加之后，其和與不考慮滑移時(shí)的彎曲轉(zhuǎn)角基本相同，這表明縱筋滑移改變了柱和梁端截面總變形的組成方式，即由不考慮滑移的純“彎曲”變?yōu)楦喾麑?shí)際的“彎曲”加“滑移”。
　?、郾疚陌焉鲜隹v筋滑移模型化方法引入一設(shè)防烈度為八度的多層民用空間框架，進(jìn)行了同時(shí)考慮底層柱底縱筋和所有節(jié)點(diǎn)縱筋滑移與不考慮滑移的對(duì)比。得出的主要結(jié)論為：
　　考慮滑移后，空間框架仍為梁柱鉸機(jī)構(gòu)，但柱

9、鉸數(shù)量比梁鉸多且前者轉(zhuǎn)動(dòng)較大。不論X向還是Y向，考慮滑移后，框架頂點(diǎn)位移比不考慮滑移有增大的趨勢(shì)，塑性鉸數(shù)量基本無(wú)變化，底層柱的層累計(jì)最大彎曲轉(zhuǎn)角減小，第二層柱累計(jì)轉(zhuǎn)角被放大，滑移對(duì)其它層柱的影響不明顯。由于梁的非線性程度較低，所以考慮滑移后梁端轉(zhuǎn)動(dòng)變化不明顯。
　　綜上所述，在纖維模型基礎(chǔ)上，在構(gòu)件端部附加單獨(dú)考慮鋼筋粘結(jié)滑移作用的零長(zhǎng)度截面單元的模型化方法能夠很好的模擬構(gòu)件的受力性能，通過量化構(gòu)件端部縱筋滑移對(duì)結(jié)構(gòu)、構(gòu)件變形的