论文部分内容阅读
地震是现阶段人类面临的最大自然灾害之一，大震对框架结构的损害十分严重。以往关于地震作用下框架结构的研究主要集中在水平地震作用时，而某些实际震损分析表明竖向地震产生的轴力变化给框架结构构件性能可能带来较大的影响。本文开展对轴力变化时特别是竖向地震作用引起轴力变化时钢筋混凝土柱抗震性能的研究，主要完成了下列工作：
首先，根据现行规范设计了一7层3跨平面RC框架作为原型，取其在双向地震作用时轴力变化幅度最大的底层中柱为研究对象。制作了3根足尺RC柱，并对相关材料进行材性试验。介绍了试验装置湖南大学大型多功能结构加载装置(HNU-MUST)的基本组成、工作原理并引证了其可行性。
其次，对2根足尺RC柱进行恒定轴力的规则拟静力试验和变轴力不规则拟静力试验。定轴力拟静力试验考虑的是水平地震作用时忽略轴力变化的情况，轴力取值为上述框架重力荷载作用下底层中柱轴力响应值，侧向位移采用的是分级循环加载；变轴力拟静力试验考虑的是双向地震作用的情况，轴力和侧移加载均参考上述框架在ELcentro波作用下双向地震时程分析结果。试验结果显示：定轴力时，试验柱的侧向力峰值、加卸载刚度、滞回曲线及试件损伤情况均较为对称，曲线表现出一定的捏拢效应；而变轴力不规则加载时试件滞回曲线明显偏向一边，试件的损伤情况也相应地偏向于一边，其整体耗能情况强于定轴力工况。二者最终破坏形态均为压弯破坏。
之后，对本次采用的本课题组自编的拟动力试验软件PSDMSB做了简要介绍，基于该程序对前述平面框架进行简化并对其进行了2条波共5种工况的双向地震框架子结构拟动力试验，并将结果与前面已完成的拟静力试验进行比较。结果表明：试验子结构(柱)在双向地震作用下的侧向力峰值与前面2根试件接近，但该柱的滞回曲线更饱满，耗能更强，延性也相对更好。该柱最终破坏形态也为压弯破坏。
最后，对拟静力试验柱加载情况进行基于ABAQUS实体单元和OpenSees纤维单元的数值模拟，对拟动力试验柱进行基于OpenSees纤维单元的数值模拟，并探讨了两种单元的适用性。最终模拟对比结果显示，二者在模拟拟静力试验柱时在不同方面各有优劣，但总体看基于OpenSees纤维柔度单元的数值模拟拟合效果较好；在模拟拟动力试验柱时，OpenSees纤维柔度法总体上也能较好拟合试验结果。
首先，根据现行规范设计了一7层3跨平面RC框架作为原型，取其在双向地震作用时轴力变化幅度最大的底层中柱为研究对象。制作了3根足尺RC柱，并对相关材料进行材性试验。介绍了试验装置湖南大学大型多功能结构加载装置(HNU-MUST)的基本组成、工作原理并引证了其可行性。
其次，对2根足尺RC柱进行恒定轴力的规则拟静力试验和变轴力不规则拟静力试验。定轴力拟静力试验考虑的是水平地震作用时忽略轴力变化的情况，轴力取值为上述框架重力荷载作用下底层中柱轴力响应值，侧向位移采用的是分级循环加载；变轴力拟静力试验考虑的是双向地震作用的情况，轴力和侧移加载均参考上述框架在ELcentro波作用下双向地震时程分析结果。试验结果显示：定轴力时，试验柱的侧向力峰值、加卸载刚度、滞回曲线及试件损伤情况均较为对称，曲线表现出一定的捏拢效应；而变轴力不规则加载时试件滞回曲线明显偏向一边，试件的损伤情况也相应地偏向于一边，其整体耗能情况强于定轴力工况。二者最终破坏形态均为压弯破坏。
之后，对本次采用的本课题组自编的拟动力试验软件PSDMSB做了简要介绍，基于该程序对前述平面框架进行简化并对其进行了2条波共5种工况的双向地震框架子结构拟动力试验，并将结果与前面已完成的拟静力试验进行比较。结果表明：试验子结构(柱)在双向地震作用下的侧向力峰值与前面2根试件接近，但该柱的滞回曲线更饱满，耗能更强，延性也相对更好。该柱最终破坏形态也为压弯破坏。
最后，对拟静力试验柱加载情况进行基于ABAQUS实体单元和OpenSees纤维单元的数值模拟，对拟动力试验柱进行基于OpenSees纤维单元的数值模拟，并探讨了两种单元的适用性。最终模拟对比结果显示，二者在模拟拟静力试验柱时在不同方面各有优劣，但总体看基于OpenSees纤维柔度单元的数值模拟拟合效果较好；在模拟拟动力试验柱时，OpenSees纤维柔度法总体上也能较好拟合试验结果。