高轴压比下BCCHSS高强混凝土柱抗震性能分析

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本文运用有限元分析软件ANSYS对不同轴压比和配箍率的密置焊接环式高强复合箍筋约束(BCCHSS)高强混凝土柱的抗震性能进行数值模拟分析。在模拟与试验结果较为吻合的基础上,采用细化轴压比和配箍率两个参数进行拓展分析,完善其在高轴压比下抗震性能分析。其主要的研究工作如下:(1)首先选取构件的本构关系,建立实体模型。将模拟和试验所得的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、延性系数、等效粘滞阻尼系数等进行对比。其结果表明:○1高轴压比下采用共节点和折减纵筋弹性模量建模,ANSYS迭代计算只能进行到试验承载力85%,其后滞回曲线凌乱;○2数值模拟得到的峰值位移比试验值略大,但曲线走势及峰值荷载等与试验值较吻合;○3所得的延性系数比试验值小15%以内,等效粘滞系数相差5%以内,故其用于评价构件延性偏安全;○4由于建模不考虑保护层厚度等因素造成初始抗侧刚度差异较大;○5模拟所得混凝土的应力应变云图与实际的构件的破坏形态较为吻合。(2)在结果较为吻合的基础上,采取细化参数分析的方式,增加2组轴压比0.85、0.95和2组配箍率0.0449、0.0337共16个构件进行拓展参数分析,同样将其所得结果的滞回曲线、骨架曲线及延性系数进行详尽的分析,并拟合轴压比和配箍率与延性系数的关系。(3)试验、数值模拟及细化参数模拟所得结果表明:○1构件的承载力及初始抗侧刚度随轴压比和配箍率的增大而增大;○2拟合曲线呈3次函数关系,其中轴压比0.85~0.95,配箍率0.03371~0.04495是拐点位置;○3欲使在轴压比为0.8、0.85、0.9、0.95、1.0的情况下其延性系数大于3,则其配箍率要分别达到0.026564,0.027097,0.026748,0.021704,0.0069406,很明显轴压比达到1.0时需要的配箍率更高;○4密置焊接环式高强复合箍筋约束高强混凝土柱在往复地震荷载作用下强度衰减基本在20%以内,以配箍率为0.04495和0.04903的强度衰减最为稳定。综上所述,密置焊接环式高强复合箍筋约束高强混凝土柱在合适配箍下不仅强度衰减稳定而且延性性能也能满足抗震性能要求。本文建议小震下的弹性层间位移角为1/500,大震下的弹塑性层间位移角为1/50。本文推导的压弯水平承载力是试验吻合较好,相差19%以内。
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