基于OpenSees的新型摇摆柱有限元分析

摘要

自复位摇摆柱通过后张预应力筋提供恢复力,使结构在水平地震作用下发生超过限值变形后仍能复位,改善了传统钢筋混凝土柱具有较大不易恢复的残余变形的缺点,同时能保证足够的耗能能力.对自复位摇摆柱的基本力学特点进行了总结,并提出新型自复位摇摆柱的力学模型和有限元计算模型.采用地震工程模拟程序OpenSees对其进行数值模拟,结果表明新型自复位摇摆柱具有较好的滞回性能，在低周反复加载作用下，其荷载-位移曲线饱满，显示出特有的“双旗帜形”，体现出其较好的自复位性。选取了对自复位摇摆柱结构有限元模型的极限承载力有影响的参数，分析了荷载-水平位移曲线。由结果可知，摇摆柱的承载能力受到材料本构关系、材料强度和轴压比的影响。当材料强度提高，轴压比增大时，其极限承载力和极限变形也随之增大，滞回曲线更加饱满，显示出更稳定的耗能性能。但在其耗能性增加的同时，残余变形会增大，自复位性能降低。相比于大轴压比试件，小轴压比试件的有限元模拟分析结果更加理想。