考慮鋼筋粘結滑移影響的鋼筋混凝土框架地震反應分析.pdf

1、現(xiàn)代抗震理論強調(diào)，在強烈地震作用下，鋼筋混凝土框架結構的屈服后抗震性能主要由構件的較強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，通過構件穩(wěn)定的滯回變形特性耗散地面運動輸入的能量。在梁鉸機構和梁柱鉸機構這些主要耗能機構中，非彈性變形主要集中在框架節(jié)點和底層柱底附近（即梁端塑性鉸區(qū)和柱底塑性鉸區(qū)）。構件塑性鉸區(qū)的變形有兩部分組成：①彎曲變形；②由滑移引起的構件端部轉(zhuǎn)角。分析模型在反映構件端部的非線性變形方面的準確程度對評價結構的地

2、震反應和相應的破壞過程具有重要意義。
　　很多研究者分析了中間節(jié)點縱筋滑移對結構地震反應的影響，但還沒有人研究底層柱底和邊節(jié)點縱筋滑移，或者同時考慮框架三個位置處（底層柱底、中間節(jié)點和邊節(jié)點）縱筋滑移對結構整體和局部地震反應的影響。
　　研究者提出了很多模擬鋼筋粘結滑移的模型化方法。其中最常用的是在構件端部附加單獨考慮縱筋滑移的非線性轉(zhuǎn)動彈簧，但由于該方法在確定非線性彈簧本構模型時的經(jīng)驗性，以及在考慮變化軸力對滑移的影響方面

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。
　　在纖維模型的基礎上，通過在構件端部附加一個單獨考慮滑移的零長度截面單元的模型化方法能較好解決上述問題。本文首先進行了基于構件的模型校準，然后把此方法引入一個平面框架，考察了不同位置處縱筋滑移對框架整體和局部地震反應的影響規(guī)律；引入一個空間框架，考察縱筋滑移對框架抗震性能的影響。
　　主要的研究內(nèi)容和主要結論為：
　?、倩诜街ㄅc框架底層柱配筋、錨固條件相

4、似）的校準，考察了在非線性梁柱單元和零長度截面單元中采用不同混凝土模型定參方法對模擬結果的影響。將彎曲轉(zhuǎn)角、滑移引起的固端轉(zhuǎn)角等模擬結果分別與柱的低周反復試驗數(shù)據(jù)進行對比，驗證了此模型化方法，確定了滑移材料模型的定參。
　　選擇了兩個與框架邊節(jié)點受力和錨固條件相似的懸臂梁試件進行了模擬結果與試驗結果的對比分析，驗證了此考慮鋼筋粘結滑移的模型化方法在考察框架邊節(jié)點梁筋滑移方面的適用性和準確性。
　　本文在程序內(nèi)首次實現(xiàn)了對兩點

5、加載框架中間節(jié)點試驗的模擬。鑒于錨固在中間節(jié)點內(nèi)的梁筋與錨固于框架邊節(jié)點內(nèi)和基礎內(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)點縱筋滑移變形滯回特征(“Z字型”)的鋼筋應力－滑移變形材料模型?；谒膫€節(jié)點試驗的校準，驗證了此滑移材料模型及定參方法。
　?、趯⒔?jīng)過校準的鋼筋滑移模型化方法引入一個平面框架結構。分別進行了：不考慮滑移、僅考慮底層柱底縱筋滑移、僅考慮中間節(jié)點縱筋滑移、同時考慮中間節(jié)點和邊節(jié)點縱筋滑移、同

6、時考慮柱底縱筋和節(jié)點縱筋滑移共計五種不同的模擬分析，考察了不同位置處縱筋滑移對框架抗震性能的影響。
　　對比分析得出的主要結論有：
　　1）只考慮柱底滑移有增大框架整體反應的趨勢，使底部三層梁端的彎曲轉(zhuǎn)動增大，降低底層柱底端部彎曲轉(zhuǎn)角；
　　2）只考慮中間節(jié)點縱筋滑移情況下，框架頂點最大位移增大，與中間節(jié)點相連的梁端彎曲轉(zhuǎn)角減小，但彎曲轉(zhuǎn)角在疊加了對應位置處的滑移轉(zhuǎn)角后，與不考慮滑移情況基本相同，說明節(jié)點滑移只是改變了

7、構件端部變形的組成成分。
　　3）同時考慮中間節(jié)點和邊節(jié)點縱筋滑移時，框架頂點位移比只考慮中間節(jié)點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）同時考慮柱底和節(jié)點縱筋滑移對框架頂點位移的增大幅度比其它三種情況都大。與只考慮中間節(jié)點縱筋滑移和考慮節(jié)點縱筋滑移相似，梁端彎曲轉(zhuǎn)角減小，但疊加了對應的滑移變形后，與不考慮滑移基本相似。
　　無論柱還是梁，端部彎矩－彎曲轉(zhuǎn)角具有相似的特點：考慮滑移的峰值承載力

8、均比不考慮滑移時略有降低，最大彎曲轉(zhuǎn)角減小；將彎曲轉(zhuǎn)角與滑移轉(zhuǎn)角疊加之后，其和與不考慮滑移時的彎曲轉(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喾麑嶋H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防烈度為八度的多層民用空間框架，進行了同時考慮底層柱底縱筋和所有節(jié)點縱筋滑移與不考慮滑移的對比。得出的主要結論為：
　　考慮滑移后，空間框架仍為梁柱鉸機構，但柱

9、鉸數(shù)量比梁鉸多且前者轉(zhuǎn)動較大。不論X向還是Y向，考慮滑移后，框架頂點位移比不考慮滑移有增大的趨勢，塑性鉸數(shù)量基本無變化，底層柱的層累計最大彎曲轉(zhuǎn)角減小，第二層柱累計轉(zhuǎn)角被放大，滑移對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)動變化不明顯。
　　綜上所述，在纖維模型基礎上，在構件端部附加單獨考慮鋼筋粘結滑移作用的零長度截面單元的模型化方法能夠很好的模擬構件的受力性能，通過量化構件端部縱筋滑移對結構、構件變形的