配置不同屈服点钢筋RC十字型节点的耗能研究

论文摘要

十字型梁柱节点是框架结构中重要的部位之一,其变形性能直接影响着整体结构抗震能力的好坏。本文拟探索一种节点抗震新思路,即低屈服点钢筋和高韧性混凝土配置在节点构件中,通过其变形耗能以提高节点构件的抗震能力。根据钢筋屈服点的不同,制作了六个节点试件：两个一级钢筋节点,两个三级钢筋节点,两个低屈服点钢筋节点。相同配筋的节点分别采用普通混凝土与高韧性混凝土浇筑。将制作好的节点试件进行低周反复加载试验,得出十字型节点在压、弯、剪共同作用下的受力性能,分析比较了延性、耗能能力、承载力退化和刚度退化等特征,试验结果分析表明：(1)、高韧性混凝土节点构件比普通混凝土节点构件的极限承载力和正反方向的平均延性系数都有提高,其中延性系数提高了28%。配置低屈服点钢节点的极限承载力与一级钢大小类似,但低于三级钢筋；配置一级钢的节点比配置三级钢的节点正反向平均延性系数大22%,配置低屈服点钢的节点又比配置一级钢的节点延性系数大26%。以上表明,高韧性混凝土和低屈服点钢在改善构件延性方面起到了显著的作用。(2)、进入弹塑性状态,低屈服点钢配置的节点滞回环面积要大于一级钢和三级钢配置的节点,高韧性混凝土构件在各级位移控制下的滞回环面积要大于普通混凝土构件,说明低屈服点钢、高韧性混凝土的耗能能力较好。(3)、进入屈服阶段,配置低屈服点钢筋的节点其承载力退化和一级钢筋类似,较三级钢筋要快,且刚度小于三级钢筋。运用有限元程序ABAQUS对节点进行非线性分析。钢筋采用塑性模型,混凝土采用损伤塑性模型,通过分离式建模并对其进行弹塑性分析,其计算结果和试验结果吻合较好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 本课题的研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 低屈服点钢的应用
• 1.2.2 高韧性混凝土的应用
• 1.2.3 钢筋混凝土框架节点
• 1.3 本课题的研究内容和研究方法
• 1.3.1 本课题的研究内容
• 1.3.2 本课题的研究方法
• 1.4 本章小结
• 2 试件设计与试验方案
• 2.1 试验目的
• 2.2 试件的设计和制作
• 2.2.1 试件的设计
• 2.2.2 试件的制作
• 2.3 材料的力学性能
• 2.4 试验方法和试验内容
• 2.4.1 试验方法
• 2.4.2 试验内容
• 2.5 加载方案
• 2.5.1 加载装置
• 2.5.2 加载制度
• 2.6 本章小结
• 3 试验结果及分析
• 3.1 屈服与破坏的确定
• 3.2 试件破坏特征
• 3.2.1 试件破坏形态
• 3.2.2 试件破坏过程
• 3.2.3 结论
• 3.3 滞回曲线
• 3.3.1 滞回曲线的分类
• 3.3.2 试验节点构件的滞回曲线
• 3.3.3 结论
• 3.4 骨架曲线
• 3.5 构件耗能能力
• 3.5.1 耗能能力的表示方式
• 3.5.2 滞回环面积及等效粘滞阻尼系数
• 3.5.3 结论
• 3.6 延性
• 3.6.1 延性的意义
• 3.6.2 试件的位移延性系数
• 3.6.3 结论
• 3.7 承载力退化和刚度退化
• 3.7.1 承载力退化
• 3.7.2 刚度退化
• 3.8 本章小结
• 4 节点有限元分析
• 4.1 abaqus简介
• 4.2 模型建立
• 4.2.1 材料性质
• 4.2.2 试件模型的建立
• 4.3 结果比较分析
• 4.4 本章小结
• 5 节点的延性性能分析
• 5.1 影响RC框架节点抗震性能的主要因素
• 5.1.1 材料力学性能
• 5.1.2 水平箍筋、竖向箍筋、柱纵向钢筋
• 5.1.3 偏心影响
• 5.1.4 反复荷载
• 5.2 不同材料“十”字型节点的对比分析
• 5.3 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 有待进一步研究的问题
• 参考文献
• 致谢
• 作者在攻读硕士学位期间发表的论文