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无粘结预应力型钢混凝土框架竖向抗震性能数值分析

刊名 《江西科学》
作者 石天宇 英文名 年,卷(期) 2016 年 , 第 3 期
主办单位 江西省科学院 国内刊号 36-1093/N 国际刊号 1001-3679
关键词 无粘结预应力 型钢混凝土 竖向抗震性能 有限元分析 入库时间 2018/1/12 17:05:13

无粘结预应力型钢混凝土框架竖向抗震性能数值分析

0引百
随着现代工程技术和建筑需求不断发展,越 来越多的大空间大跨度混凝土结构开始出现,型 钢混凝土(SRC)和预应力混凝土( PC)等结构形 式开始显现出其优势。为了满足抗震要求,相关研究也已在国内兴起。包括西安建筑科技大学的 刘祖强[2]以及广西大学的徐俊[3]等在内的诸多 学者也已通过不同试验表明SRC结构可以很好 符合“强柱弱梁、强节点弱构件”的抗震设计要 求,并且其延性和耗能能力均优于普通混凝土框 架。此外,不仅有适用于不同条件下的恢复力模型和滞回规则被提出,更有诸多针对含钢率、剪跨 比、柱轴压比等参数的研究分析了其对抗震性能 的影响。而很早之前同济大学的苏小卒[4]、福州大 学的陈红媛[5]和湖南大学的唐昌辉[6]就对无粘结 PC结构在反复荷载作用下的受力性能进行过详细 探讨,认为该结构可以满足延性要求,具有一定耗 能能力,同时变形恢复能力较好,便于震后修复。
与此同时,有尝试开始将SRC结构与PC结 构两者的优点相结合。山东建筑大学的傅传 国[7]等通过试验表明在SRC框架梁中施加预应 力,不仅可以有效改善结构的正常使用性能;同时 不会明显改变结构优良的抗震性能,甚至就延性 系数、环向刚度等指标更优于SRC框架。由于预 应力SRC框架的自身优点,结构跨度一般可以做 到很大,因此必须考虑结构在竖向地震作用下的 受力性能。同济大学的高峰[1]就曾对有粘结预 应力SRC框架的竖向抗震性能进行试验研究,分 析了其破坏形式及部分抗震性能参数。虽然因为 无粘结力筋在地震作用下的预应力损失和锚固失 效问题有待解决,目前主要承载构件一般不采用 无粘结预应力,但考虑其施T方便、对正常使用性 能及震后修复的有利方面,无粘结预应力型钢混 凝土(UPSRC)框架的抗震性能仍具有研究意义。 本文仅限在数值模拟层面探讨竖向地震作用下施 加无粘结预应力对抗震性能的影响,以及梁中纵 筋配筋率、力筋配筋率和含钢率等因素对UPSRC 框架竖向抗震性能的影响。
1有限元模型建立
有限元模型以文献[1 ]中的试件XGKJ2为原 型按1 : 1建模。试件为单榀单跨框架,柱顶高 2. 1 m,梁跨8. 2 m,梁截面尺寸210 mm X 490 mm,柱截面尺寸300 mm x430 mm。梁、柱均采用 型钢混凝土,只在梁中配置预应力筋,预应力筋采 用曲线布筋,伸出柱边锚固。在梁上三分点处施 加竖向荷载。ABAQUS建模方法如下。
1.1单元类型
混凝土采用C3D8R单元,型钢采用S4R单 元,普通钢筋、预应力筋均采用T3D2单元。
1.2 材料本构
混凝土选用塑性损伤模型,应力应变关系及 损伤因子根据《混凝土结构设计规范》[8]计算,型 钢、普通钢筋及预应力筋都采用双折线随动硬化 模型,取值参考文献[1 ]中材性试验结果。
1.3 约束方式
混凝土先分别按梁、柱单元网格大小建立基 本部件,然后在assembly中阵列成梁柱尺寸大小 并采用merge命令分别融合成一个几何体,选择 保留边界。这样是为了后面无粘结预应力筋与混 凝土间节点的局部耦合。混凝土及型钢梁、柱分 别tie在一起;文献[9]中结论表明考虑型钢混凝 土界面的滑移对结果影响不大,为方便建模型钢、 普通钢筋均embed到整体模型中。以无粘结预 应力筋轴线方向为x轴分段建立局部坐标系,各 段节点采用局部耦合的方式与周围混凝土节点耦 合,仅施加y、z方向运动约束(有粘结筋直接embed 到模型中)。 钢筋混凝土和型钢柱底均施加 固端约束,

参考文献 (0 篇)

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