600MPa级钢筋混凝土T形柱抗震性能试验研究及有限元分析

摘要

本文对配置600MPa级高强钢筋混凝土T形柱进行低周反复荷载试验，通过试验现象的描述，分析纵筋和箍筋的应变曲线及各试件承载力、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化和耗能性能，研究箍筋间距、轴压比及钢筋强度对钢筋混凝土T形柱抗震性能的影响。试验结果表明：箍筋间距较大的试件，裂缝数量较少但裂缝宽度较大，加密箍筋可以提高破坏位移和延性性能；增大轴压比，裂缝和柱底塑性铰出现较晚，极限承载力和整体刚度有所提高，但延性性能随之降低；600MPa级钢筋在T形柱翼缘和腹板外侧能够对抗压强度发挥较好作用，配置600MPa级钢筋的T形柱具有较高的承载能力和较为充分的耗能能力，抗震性能良好。 本文利用ANSYS有限元软件对试验进行有限元模拟，计算所得的力学性能和滞回曲线与试验吻合较好，在此基础上进一步分析混凝土强度、钢筋强度、纵筋配筋率对混凝土T形柱承载力、滞回曲线和刚度退化的影响，研究结果表明：随混凝土强度的提高，极限承载力及其位移增加，刚度退化现象减轻；随钢筋强度的提高，在极限承载力提高的同时变形能力增加，能够缓解T形柱负向加载时的刚度退化现象；配筋率较大的试件，初始刚度也较大，极限承载力和极限位移更大，变形能力更高。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.1.1 我国建筑用钢筋的现状

1.1.2 高强钢筋的推广使用

1.1.3 异形柱结构体系概况

1.1.4 异形柱抗震性能研究的必要性

1.2 国内钢筋混凝土异形柱的研究现状

1.2.1 异形柱正截面承载力的研究

1.2.2 异形柱受剪承载力的研究

1.2.3 异形柱抗震性能的研究

1.3 国外钢筋混凝土异形柱的研究概况

1.4 本文研究的目的及主要内容

第二章 600MPa级钢筋混凝土T形柱试验概况

2.1 试件设计与制作

2.1.1 试件设计

2.1.2 试件制作

2.2 材料性能

2.2.1 钢筋力学性能

2.2.2 混凝土力学性能

2.3 试验方案

2.3.1 试验装置

2.3.2 加载制度

2.4 量测内容与方法

1.钢筋应变

2.荷载－变形

3.裂缝开展

第三章 600MPa级钢筋混凝土T形柱试验结果分析

3.1 试验现象

3.1.1 试验现象描述

3.1.2 破坏特征分析

3.2 钢筋应变分析

3.2.1 纵筋应变

3.2.2 箍筋应变

3.3 本章小结

第四章 600MPa级钢筋混凝土T形柱抗震性能分析

4.1 承载力、位移及延性系数

4.2 滞回曲线

4.3 骨架曲线

4.4 刚度退化

4.5 耗能性能

4.6 本章小结

第五章 600MPa级钢筋混凝土T形柱有限元分析

5.1 ANSYS软件介绍

5.2 有限元模型的建立

5.2.1 钢筋混凝土的有限元模型

5.2.2 材料的本构关系

5.2.3 实体建模

5.3 有限元模型的验证

5.3.1 承载力对比

5.3.2 滞回曲线对比

5.4 参数影响分析

5.4.1 混凝土强度

5.4.2 钢筋强度

5.4.3 配筋率

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

攻读学位期间所取得的相关科研成果

致谢