论文部分内容阅读
随着现代建筑向高层化、大跨度和轻量化的趋势发展，越来越多的工程选择采用高强钢筋混凝土甚至是超高强的。但高强钢筋混凝土存在着致命的缺点：其脆性高、延性差。为克服延性差这一缺点，在高强钢筋混凝土中掺加适量的PVA纤维，可明显提高其延性。在拉伸和弯曲荷载作用下，PVA纤维混凝土能够在一定程度上表现出准应变-硬化特性和多裂缝开裂特征。
本文设计了7根柱端局部采用PVA纤维混凝土柱和1根高强钢筋混凝土柱对比试件，并对其进行了拟静力试验，接着根据抗震性能指标评估其抗震性能，然后与模拟结果进行比较，最后通过统计分析得到PVA纤维混凝土柱在不同性能水准下的侧向位移角限值。具体工作如下：
（1）通过拟静力试验重点研究了轴压比、剪跨比和PVA纤维掺量对试件滞回特性、承载能力、变形能力、耗能能力以及强度刚度退化规律等抗震性能指标的影响，评估其抗震性能。结果表明：轴压比和剪跨比对试件的抗震性能影响明显，PVA纤维掺量对其的影响较大；相比于高强钢筋混凝土柱，PVA纤维混凝土柱的滞回曲线更加饱满，其位移延性提升明显，耗能能力更优，强度退化也较为缓慢。
（2）以有限元模拟软件OpenSees为平台，在纤维模型中添加转动弹簧单元和剪切弹簧单元来模拟塑性铰区钢筋的黏结-滑移效应和试件的整体剪切变形。接着将模拟得到的数据与试验测得的数据进行对比分析，以此来验证所建立的OpenSees模型的准确性。在此基础上，对轴压比和剪跨比进行扩展分析。结果表明：随着轴压比的增加（从0.2到0.6），骨架曲线的下降加快，峰值荷载逐渐增大，延性和极限位移角都呈线性下降；随着剪跨比的增加（从1.84到5.07），骨架曲线变化非常明显，峰值荷载迅速减小，位移延性和极限位移角逐渐增大。
（3）用Kunnath模型计算PVA纤维混凝土柱的损伤指数，与实测损伤指数范围进行对比，吻合度较好。为了将基于性能的抗震设计思想运用于PVA纤维混凝土柱结构，本文将抗震性能水准划分为5个等级，分别为：正常使用、暂时使用、修复后使用、生命安全和接近倒塌。通过相对频次统计分析，得到了PVA纤维混凝土柱对应5个性能水准，具有超过85%安全保证率的侧向位移角限值，分别为1/300、1/150、1/80、1/55和1/40。
本文设计了7根柱端局部采用PVA纤维混凝土柱和1根高强钢筋混凝土柱对比试件，并对其进行了拟静力试验，接着根据抗震性能指标评估其抗震性能，然后与模拟结果进行比较，最后通过统计分析得到PVA纤维混凝土柱在不同性能水准下的侧向位移角限值。具体工作如下：
（1）通过拟静力试验重点研究了轴压比、剪跨比和PVA纤维掺量对试件滞回特性、承载能力、变形能力、耗能能力以及强度刚度退化规律等抗震性能指标的影响，评估其抗震性能。结果表明：轴压比和剪跨比对试件的抗震性能影响明显，PVA纤维掺量对其的影响较大；相比于高强钢筋混凝土柱，PVA纤维混凝土柱的滞回曲线更加饱满，其位移延性提升明显，耗能能力更优，强度退化也较为缓慢。
（2）以有限元模拟软件OpenSees为平台，在纤维模型中添加转动弹簧单元和剪切弹簧单元来模拟塑性铰区钢筋的黏结-滑移效应和试件的整体剪切变形。接着将模拟得到的数据与试验测得的数据进行对比分析，以此来验证所建立的OpenSees模型的准确性。在此基础上，对轴压比和剪跨比进行扩展分析。结果表明：随着轴压比的增加（从0.2到0.6），骨架曲线的下降加快，峰值荷载逐渐增大，延性和极限位移角都呈线性下降；随着剪跨比的增加（从1.84到5.07），骨架曲线变化非常明显，峰值荷载迅速减小，位移延性和极限位移角逐渐增大。
（3）用Kunnath模型计算PVA纤维混凝土柱的损伤指数，与实测损伤指数范围进行对比，吻合度较好。为了将基于性能的抗震设计思想运用于PVA纤维混凝土柱结构，本文将抗震性能水准划分为5个等级，分别为：正常使用、暂时使用、修复后使用、生命安全和接近倒塌。通过相对频次统计分析，得到了PVA纤维混凝土柱对应5个性能水准，具有超过85%安全保证率的侧向位移角限值，分别为1/300、1/150、1/80、1/55和1/40。