钢筋混凝土框架梁-柱节点循环荷载反应基准实验的盲测

摘要

众所周知，钢筋混凝土(RC)梁一柱节点在循环荷载下的非线性反应非常复杂并受诸多因素的影响。在传统的RC结构抗震分析中，梁一柱节点通常被假设为刚性或半刚性，从而带来较大的误差。因此，要准确分析RC结构的抗震性能，建立一种包含尽可能少的参数但又能充分反映材料非线性和各种影响因素的理论梁一柱节点模型是非常必要的。 循环荷载下，钢筋的非线性反应性能对梁一柱节点的反应影响很大。因此，建立一个能准确描述循环荷载下非线性性能的钢筋分析模型在RC梁一柱节点的抗震分析中也十分必要。通过对几个使用广泛的钢筋模型的对比和筛选，论文详细介绍了两个经典的反映钢筋循环特性的滞回模型，并对它们在小应变循环条件下的数值稳定进行了改良。改良模型随后被移植到有限元抗震分析软件，并通过实例分析对模型的精度和效率进行了验证。综合基准实验中钢筋材料的实际情况，论文选择其中之一作为盲测中的钢筋材料模型。 作为盲测材料模型的另一部分，论文介绍了一个经数值稳定改良的单轴非线性恒加固混凝土模型，并随后与钢筋模型一并移植到有限元抗震分析软件。 在确定材料模型的基础上，论文提出了一个新的简化梁-柱节点模型，分别用转动和剪切弹簧来模拟三种典型的梁-柱节点变形失效机制。通过盲测表明，新的简化节点模型不仅具有较高的精度和计算效率，而且应用简便。 论文利用所选并经改良的钢筋和混凝土模型以及提出的简化梁-柱节点模型，对2006年在日本东京大学做的RC梁-柱节点在循环荷载下的基准实验进行了盲测，并对比分析与实验结果，验证了新节点模型的可靠性。在此基础上，论文总结出简化梁-柱节点模型的不足之处，提出了未来的研究与发展方向。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1概要

1.2研究的目的和意义

1.3各章主要研究内容及安排

第二章两个经典钢筋模型的对比介绍和改良

2.1引言

2.2 Menegotto-Pinto模型

2.3 Monti-Nuti模型

2.3.1实验观测结果

2.3.2分析模型的方程式

2.3.3应力—应变曲线分析表达式

2.3.4模型参数校准

2.4小加—卸载条件下应力—应变曲线的校正

2.4.1问题的引入

2.4.2广义荷载下的反应

2.4.3模型改良

2.4.4本节小结

2.5模型的程序实现

2.5.1材料模型

2.5.2有限单元法的实现

2.6模型的实验检验

2.6.1实验的设计和建造

2.6.2材料的实际性能

2.6.3结构的有限元离散与荷载输入

2.6.4应用Menegotto-Pinto模型的数值分析结果

2.6.5应用Monti-Nuti模型的数值分析结果

2.7关于模型进一步改良的讨论

2.7.1问题的引入

2.7.2改良的可行性和实用性

2.8小结

第三章混凝土模型的介绍和选取

3.1引言

3.2混凝土在循环荷载下的性能

3.3 Mander-Priestley-Park模型

3.3.1模型的包络线

3.3.2受压卸载和重加载曲线

3.3.3受拉卸载曲线

3.4 Martinez-Rueda-Elnasha模型

3.4.1非弹性应变

3.4.2卸载曲线与加载和重加载曲线

3.5小结

第四章一个新的简化梁—柱节点模型的提出

4.1引言

4.2梁—柱节点的循环性能

4.3梁—柱节点模型的回顾和总结

4.3.1 Calvi等提出的节点模型

4.3.2 Youssef和Ghobarah提出节点模型

4.3.3 Lowes等提出的节点模型

4.4简化的节点模型

4.4.1模型组成

4.4.2一维力—位移滞回模型

4.4.3钢筋—滑移(bar-slip)机制的校准

4.4.4界面—剪切(interface-shear)机制的校准

4.4.5节点区剪切(joint shear)机制的校准

4.5小结

第五章RC梁—柱节点基准试验的盲测

5.1有限元软件介绍

5.2基准实验描述

5.2.1实验样本

5.2.2材料的力学性能及实验加载过程

5.3梁—柱节点分析模型的参数赋值

5.3.1定义材料性能的参数赋值

5.3.2钢筋—滑移(bar-slip)转动弹簧的参数赋值

5.3.3界面—剪切(interface-shear)弹簧的参数赋值

5.3.4剪切—板(shear-panel)转动弹簧的参数赋值

5.4基准实验的有限元建模和分析

5.4.1钢筋测量点及梁—柱节点的理论变形

5.4.2样本A1的建模与分析

5.4.3样本A2的建模与分析

5.4.4样本A3的建模与分析

5.4.5样本B1的建模与分析

5.4.6样本B2的建模与分析

5.5小结

第六章分析与实验结果的比较

6.1最大剪荷载和相应层间位移角

6.2剪力与层间位移角关系曲线

第七章结论与展望

7.1结论

7.2展望

参考文献

附 录

致 谢

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