【摘要】：國內(nèi)外多次震害調(diào)查及振動臺試驗表明,水平雙向(以下簡稱雙向)側(cè)移是鋼筋混凝土(以下簡稱RC)框架結(jié)構(gòu)最常見的地震反應(yīng)模式。典型的余震監(jiān)測及振動臺試驗記錄到的結(jié)構(gòu)位移顯示,實際(或模擬實際)地震動下RC結(jié)構(gòu)的層間側(cè)移軌跡包括近似橢圓、近似斜直線及不規(guī)則形狀的多種情況,結(jié)構(gòu)在地震中出現(xiàn)雙向的位移反應(yīng)具有普遍性,且位移路徑具有隨機性。雙向地震作用下RC框架柱在2個水平方向上的受力性能存在耦合作用,一個方向的損傷會顯著降低另一個方向的抗震能力,兩個方向共同受力,結(jié)構(gòu)抗震能力會出現(xiàn)明顯下降。然而目前RC結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震性能研究及抗震設(shè)計中雙向受力的影響尚未得到充分考慮。對此本文開展了9個RC懸臂柱的水平雙向擬靜力試驗及60個RC懸臂柱的有限元模擬分析研究,重點考察了不同加載路徑、軸壓比、體積配箍率及縱筋配筋率對RC柱的受力機理以及承載力和極限位移等指標變化規(guī)律的影響。論文主要完成了以下工作:1)按照截面尺寸450mm×450mm,層高4.2m,縮尺比為1:1.5設(shè)計制作了9根剪跨比為3.8的RC懸臂柱。進行了雙向擬靜力試驗,重點考察加載方式、軸壓比、體積配箍率、配筋率對柱受力性能的影響,得到了柱的力-位移滯回曲線、骨架曲線、強度退化曲線、剛度退化曲線和等效粘滯阻尼系數(shù)曲線,對雙向加載下柱的受力特點、承載力變化、位移延性和極限側(cè)移角等指標進行了分析。2)采用有限元軟件OpenSEES對試驗柱建模,通過模擬分析結(jié)果與試驗結(jié)果對比,對分析模型及材料本構(gòu)進行了調(diào)試驗證。之后開展了60個RC懸臂柱的雙向滯回加載數(shù)值模擬,重點分析了水平加載路徑、柱軸壓比、體積配箍率、縱筋配筋率和剪跨比對RC柱抗震性能的影響。3)基于試驗和數(shù)值模擬結(jié)果,分析了不同水平雙向加載路徑對鋼筋混凝土柱抗震性能的影響;提出了水平雙向加載下RC框架柱的極限位移評價適用原則,探討了水平雙向擬靜力試驗中滿足該原則的加載路徑,并對評價框架柱極限位移的最佳加載路徑給出了建議。4)基于上述評價適用原則,將本文試驗結(jié)果和數(shù)值模擬所得極限位移同國內(nèi)外主要規(guī)范標準進行了對比分析,探討了水平雙向受力狀態(tài)下RC框架結(jié)構(gòu)的防倒塌位移限值。綜合試驗及分析結(jié)果,提出了水平雙向地震作用下RC框架柱的抗震設(shè)計和分析建議。
【圖文】：

（a）框架整體 （b）Y 方向破壞（c）X 方向破壞 （d）柱頂塑性鉸雙向受彎破壞圖1-1 地震中受損的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)對于震害中 RC 結(jié)構(gòu)的水平雙向作用，Anne Lemnitzer（2014）的報道同樣較為典型：2010 年智利 Ms8.8 級地震后，余震中幾棟 RC 結(jié)構(gòu)的樓層側(cè)移反應(yīng)表現(xiàn)為不規(guī)則的雙向往復運動，甚至一棟建筑不同樓層的側(cè)移軌跡包絡(luò)線分別為近似橢圓、近似斜直線及不規(guī)則形狀的多種情況，如圖 1-2 所示。此外，多個施加了水平雙向地震動的結(jié)構(gòu)振動臺試驗研究均報道了類似的結(jié)構(gòu)側(cè)移情況（Oliva M G，1986；Kasai K，，2016）。大量實際震害調(diào)查及振動臺試驗均表明結(jié)構(gòu)的雙向位移反應(yīng)具有普遍性、隨機性和復雜性的特點。對此

-3-（a）結(jié)構(gòu)模型 （b）各樓層水平位移圖1-2 智利地震鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)震損模型然而，在結(jié)構(gòu)的抗力和性能方面（R），目前 RC 框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震性能試驗研究、性態(tài)設(shè)計指標的設(shè)定，以及抗震設(shè)計和震損分析中，廣泛采用的均為單向受力下的性能參數(shù)及評價標準。而在水平雙向地震作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力、延性、位移以及關(guān)鍵抗震性能指標，與水平單向受力狀態(tài)下有何差異；圖 1-2 中如此復雜的水平雙向位移歷史軌跡作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震性能指標會發(fā)生怎樣變化，又會對結(jié)構(gòu)的地震安全及損傷會有怎樣的影響，這些影響對于結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中事關(guān)重大。因此
【學位授予單位】：中國地震局工程力學研究所
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU375.3;TU352.11

【參考文獻】

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1 雷遠德;曲哲;王濤;;鋼筋混凝土空間框架底層梁柱節(jié)點雙向往復加載試驗研究[J];土木工程學報;2014年12期

2 公茂盛;楊永強;謝禮立;;蘆山7.0級地震中鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)震害分析[J];地震工程與工程振動;2013年03期

3 杜修力;賈鵬;趙均;;水平雙向加載條件下鋼筋混凝土核心筒抗震性能試驗研究[J];建筑結(jié)構(gòu)學報;2012年10期

4 夏樟華;宗周紅;程浩德;;雙向擬靜力加載規(guī)則對鋼筋混凝土高墩滯回性能的影響[J];實驗力學;2012年03期

5 樊健生;周慧;聶建國;李全旺;;雙向荷載作用下方鋼管混凝土柱-組合梁空間節(jié)點抗震性能試驗研究[J];建筑結(jié)構(gòu)學報;2012年06期

6 陳學偉;韓小雷;孫思為;;三種非線性梁柱單元的研究及單元開發(fā)[J];工程力學;2011年S1期

7 宗周紅;陳樹輝;夏樟華;;鋼筋混凝土箱型高墩雙向擬靜力試驗研究[J];防災減災工程學報;2010年04期

8 杜宏彪,杜宏彪;雙向壓彎鋼筋混凝土柱的抗震性能[J];哈爾濱建筑大學學報;1999年04期

本文編號：2612132