配置600MPa级钢筋高韧性混凝土框架边节点抗震性能试验研究及数值模拟

摘要

600MPa级钢筋的研究与应用对建筑节能减排具有重要意义，但目前国内关于配置600MPa级钢筋混凝土框架节点的研究尚属空白。节点部位是框架结构的薄弱部位，此文中提出在节点核心区及向梁延伸一定范围内采用高韧性混凝土对节点进行增强，研究高韧性混凝土对框架边节点的增强效果，同时研究配置600MPa级钢筋高强混凝土框架边节点的受力性能与抗震性能，为600MPa级钢筋推广与应用提供试验及理论依据。 通过对5个边节点试件进行拟静力试验研究，分析配置600MPa级钢筋高强混凝土框架边节点和普通钢筋高强混凝土框架边节点的破坏形态、箍筋应变、混凝土应变和核心区剪切变形等受力性能，以及承载能力、变形能力、延性、滞回性能、耗能能力、累积损伤和刚度退化等抗震性能，并对比分析不同范围采用高韧性混凝土增强的边节点的受力性能和抗震性能。研究结果表明：600MPa级钢筋框架边节点较普通钢筋框架边节点具有更好的滞回与耗能能力，刚度退化缓慢，抗震性能更佳；在节点核心区及向梁端延伸一定范围采用高韧性混凝土可减小600MPa级钢筋框架边节点的裂缝宽度，明显改善其破坏形态，提高变形能力与延性性能；高韧性混凝土的增强措施可提高配置600MPa级钢筋框架边节点的耗能能力，减缓刚度退化，降低累积损伤程度；在节点核心区及1倍梁高范围内采用高韧性混凝土对边节点延性和变形的改善效果更好，而延伸到1.5倍梁高范围的增强边节点具有更好的承载力和耗能能力，刚度退化更缓慢。 基于OpenSEES有限元软件，建立试验中各边节点试件的有限元模型，并对其进行非线性分析，通过比较模拟结果和试验结果发现两者吻合较好，验证节点有限元模型建立的合理性。

目录

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 钢筋混凝土框架节点研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 增强钢筋混凝土框架节点研究现状

1.3.1 国外研究现状

1.3.2 国内研究现状

1.4 论文的主要研究内容

第二章 600MPa级钢筋高韧性混凝土框架边节点抗震性能试验

2.1 试验目的

2.2 试验的设计与构件制作

2.2.1 试验设计

2.2.2 配筋设计

2.2.3 构件制作

2.3 试验方法

2.3.1 加载装置

2.3.2 加载制度

2.4 试验观测点和数据采集

2.4.1 观测点布置

2.4.2 数据采集

第三章 600MPa级钢筋高韧性混凝土框架边节点受力性能试验分析

3.1 试件破坏形态及分析

3.1.1 试件破坏现象

3.1.2 试件对比分析

3.2 混凝土应变

3.3 箍筋应变

3.4 节点核心区剪切变形

3.5 本章小结

第四章 600MPa级钢筋高韧性混凝土框架边节点抗震性能试验分析

4.1 承载力、变形和位移延性

4.2 恢复力特征

4.2.1 滞回曲线

4.2.2 骨架曲线

4.2.3 刚度退化

4.3 耗能能力

4.4 累积损伤

4.5 本章小结

第五章 600MPa级钢筋高韧性混凝土框架边节点有限元分析

5.1 OPENSEES有限元程序简介

5.2 钢筋混凝土框架边节点平面模型的建立和非线性分析

5.2.1 材料本构关系模型

5.2.2 纤维截面模型

5.2.3 单元模型

5.2.6 非线性分析

5.3 基于OpenSEES的钢筋混凝土框架节点有限元模型的建立

5.3.1 Pinching4滞回模型

5.3.2 基于MCFT理论的剪切块定参

5.4 数值模拟结果分析

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