高强钢筋高强混凝土柱恢复力模型

目的 为了进行非线性有限元分析并验证构件的抗震效果，提出配有高强钢筋的高强混凝土柱的恢复力模型．方法 根据混凝土构件恢复力模型的基本理论和确定方法，针对高强钢筋高强混凝土柱的特点。考虑其刚度退化和强度退化，采用基于截面条带法的数值分析方法．结果 配有高强钢筋的高强混凝土柱的恢复力特性不仅与钢筋和混凝土的材料性能有关，而且与配筋方式、数量和轴压比的诸多因素有关．结论 提出的恢复力模型-退化双线性模型的正确性得到了实验的验证．     

方钢管混凝土双向压弯截面非线性分析算法

截面的分析是构件非线性分析的基础。本基于纤维模型提出了一种方钢管混凝土双向压弯截面的非线性分析算法,其中截面刚度方程采用割线刚度矩阵形式表达。中还对所采用的钢管和核心混凝土的本构关系模型进行了描述。     

考虑非线性剪切效应的钢筋混凝土柱模型化方法及应用

采用纤维模型梁柱单元和与之串联的零长度单元,模拟柱的弯曲机制和剪切机制。利用OpenSees提供的Limit State Material和Shear Limit Curve材料模型,定义钢筋混凝土柱的非线性剪切效应及其与弯曲效应的耦合。通过与不同学者的试验结果比较,验证了该方法的可靠性。最后,对笔者完成的原位推覆试验的一榀平面框架进行了Pushover分析。结果表明,考虑非线性剪切效应的模型化方法能较好地模拟钢筋混凝土柱抗剪承载力和刚度的退化现象,传统的纤维模型梁柱单元难以反映配箍不足的钢筋混凝土柱的弯剪破坏机制。该方法可用于存在抗剪能力缺陷的框架结构的非线性分析。     

冷弯新型箱形组合截面受压构件性能研究

为进一步优化冷弯截面的设计,并基于箱形截面具有双轴对称、抗弯扭刚度大的特点,应用冷弯∑形截面构件两两组合点焊,提出两种新型箱形组合截面——翼缘对焊箱形组合截面和翼缘叠焊箱形组合截面.采用非线性有限元的分析方法,通过对两类箱形组合截面及其单一加劲参数变化条件下轴压构件的屈曲模式、变形过程、荷载-位移关系曲线、应力-应变关系曲线等方面的研究,全面分析了两种新型截面构件的屈曲性能和受力性能.将两种新型截面构件与具有相同外形尺寸的单肢C形腹板加劲构件进行了截面平均应力、屈曲模式等方面的性能比较,证明两种新型截面构件与其单肢开口截面构件相比具有显著提高截面平均应力、构件刚度大,构件整体变形小等.     

基于组合单元的圆钢管混凝土结构非线性分析

基于圆钢管混凝土组合截面轴力-应变关系和轴力一弯矩一曲率关系实用计算方法,采用U.L列式单元增量平衡方程,引入平面梁单元非线性分析方法,建立了钢管混凝土结构组合单元法非线性有限元分析理论.编制了相应的非线性有限元程序,对已有钢管混凝土结构的面内受力,如钢管混凝土偏压柱、不等端弯矩钢管混凝土偏压柱、钢管混凝土压弯构件和钢管混凝土模型拱肋等进行双重非线性有限元分析,与基于钢管混凝土拉压数值本构模型的分层梁单元非线性分析理论比较.结果表明,两种分析方法的载荷一变形曲线和极限承载力都很接近试验结果,与分层法相比,组合单元法直接根据杆端力求解截面刚度,不用分层计算截面刚度,加快了计算速度.     

考虑扭转的矩形钢管混凝土双向偏压构件静力性能

在纤维模型法基础上,建立了能够考虑矩形钢管混凝土双向偏压构件截面变形轴扭转的计算方法,编制了非线性分析程序RA,分析了双向偏心荷载对矩形钢管混凝土轴向承载力及跨中截面变形轴扭转的影响.结果表明:程序计算结果与试验结果吻合良好;由欧洲规范4和我国规范计算矩形钢管混凝土双向偏压构件的轴向承载力(Nu)偏高于试验结果;双向偏心荷载严重降低了矩形钢管混凝土构件的轴向承载力.     

Y形高强钢组合偏心支撑框架结构恢复力模型研究

基于剪切屈服型Y形高强钢组合偏心支撑框架低周往复加载试验的试验结果,通过理论分析,得到了以屈服点和极限点为特征点并且考虑刚度退化的双折线恢复力模型,并给出了各特征点参数和各阶段刚度的计算公式.分析结果表明:由该恢复力模型计算所得曲线与试验曲线较为接近,可为剪切屈服型Y形高强钢组合偏心支撑框架结构抗震性能评估和动力弹塑性分析提供参考.     

空间钢框架修正精细塑性铰法理论研究

建立了考虑剪切变形及二阶效应影响的空间梁柱单元,可考虑截面的逐渐屈服,以及残余应力引起的分布塑性对单元刚度的影响.单元刚度矩阵包含了轴向、弯曲和扭转位移之间的耦合效应、弯扭屈曲以及结构变形过程中由于力矩空间转动引起的连带弯矩影响.采用C++编制了高等分析程序,通过几何、材料非线性算例证明了本文研究方法的精确度和有效性.     

带RC楼板双槽钢组合截面构件恢复力模型

为建立带钢筋混凝土(RC)楼板双槽钢组合截面构件的恢复力模型,对4个带RC楼板足尺试件进行了常轴力和往复弯曲共同作用下的拟静力试验,研究了填板间距、有无加劲肋和腹板高厚比等参数对试件抗震性能的影响,并根据试件滞回特性提出了构件恢复力模型.结果表明:各试件的滞回曲线较为饱满,表明其具有良好的耗能能力和延性;减小填板间距,...     

惯性矩二次变化变截面梁柱几何非线性分析

为研究考虑剪切变形的变截面梁杆结构几何非线性问题,应用Timoshenko梁理论,采用位移、转角独立插值的方法,获取考虑剪切影响的惯性矩二次变化变截面梁单元的形函数;从严格的虚功增量方程出发,建立同时考虑轴力、剪切、弯曲效应及其耦合项的平面变截面梁柱单元几何非线性增量平衡方程,得到惯性矩二次变化变截面梁单元大位移切线刚度阵;与经典算例进行对比,验证了本文方法的精确性与有效性．     

联肢剪力墙墙肢附加轴力计算方法及其影响分析

为解决目前计算墙肢附加轴力需要复杂的数值模拟或繁琐的解析求解的问题,并量化附加轴力对联肢墙承载力的影响,选取合适的坐标系,基于连续连杆法建立了以附加轴力为未知函数的微分方程,推导了三种不同形式水平荷载作用下新的墙肢附加轴力解析公式,给出附加轴力简便实用的计算方法,并与现有方法和数值模拟计算结果进行对比;利用本文方法分析了影响附加轴力大小的主要因素;采用联肢墙受弯和受剪强度指标,分析了附加轴力对联肢墙承载力的影响。研究结果表明:利用本文方法只要已知联肢墙几何尺寸和水平荷载形式,即可快速准确地得到联肢墙墙肢的附加轴力,与现有方法相比,本文方法更加简便;同一个联肢墙在不同形式水平荷载作用下,其附加轴力的大小受总倾覆力矩的影响比基底剪力更明显;附加轴力虽然会降低联肢墙受剪承载力和两片墙肢总受弯承载力,但随着附加轴力的增加,联肢墙整体受弯承载力近似呈线性增加。     

高强混凝土—型钢组合剪力墙抗震性能非线性有限元分析

目的在低周反复荷载试验的基础上,对高强混凝土—型钢组合剪力墙的承载力和变形能力进行有限元分析,模拟分析混凝土强度等级、轴压比和配筋率等因素对高强混凝土剪力墙承载力的影响.方法将剪力墙各部件用有限元相关单元模型和本构关系进行模拟,建立合理的有限元模型,并对其进行非线性有限元分析.结果带有钢框架及带有斜向支撑钢框架剪力墙的抗震性能要好于普通的钢筋混凝土剪力墙,有限元分析结果与试验结果吻合较好,有限元分析可以作为低周反复荷载试验的有效补充.结论有限元模型可模拟实际剪力墙的受力性能,混凝土强度等级、轴压比、边柱纵筋配筋率等六个因素对高强混凝土剪力墙的极限荷载影响较大,对于开裂荷载,轴压比对其影响较大,对这些参数进行合理的调整可以提高剪力墙的抗震性能.     

基于改进纤维模型的RC剪力墙静力弹塑性分析

为了使纤维模型能够有效模拟剪切效应,提出了一种基于塑性理论和虚拟单元法的改进纤维模型RC剪力墙全过程静力弹塑性分析方法.推导出等效单轴应力和等效单轴应变的计算公式,在纤维层面建立考虑剪切效应的应力和应变关系,将纤维由多轴受力状态等效为单轴受力状态,引入虚拟单元法来解决有限元数值计算过程中遇到的负刚度问题.利用自编程序及ABAQUS软件对一片钢筋混凝土剪力墙进行静力弹塑性分析,结果表明,自编程序计算曲线与试验曲线及ABAQUS软件计算曲线吻合较好,能够反映出剪切效应的影响.改进的分析方法简便有效,便于编程,可用于分析剪切效应明显的钢筋混凝土剪力墙构件.     

钢筋混凝土高剪力墙拟静力试验

目的研究钢筋混凝土高剪力墙在低周期反复荷载作用下受力性能.方法将剪力墙的横截面和配筋保持不变,只改变剪力墙的轴向荷载（轴压比）,对3片钢筋混凝土高剪力墙采用低周反复加载方式进行了试验,比较不同轴压比的剪力墙的破坏形态、破坏程度,以及对试验现象进行分析.结果3个试件剪跨比较大,在裂缝产生时滞回曲线有一个拐点,有明显的屈服荷载和明显的下降段,滞回曲线丰满,循环次数多,延性好,耗能能力强,刚度和承载力缓慢下降.结论在对钢筋混凝土高剪力墙恢复力曲线模型进行选取时,建议采用平顶刚度退化二线型模型或平顶刚度退化三线型模型.     

考虑剪切变形和弯剪相互作用的带翼缘剪力墙数值模型

提出了一种基于柔度法的考虑剪切变形和弯剪耦合效应的有限元模型,通过T形和L形剪力墙试件拟静力试验验证了模型的正确性.结果表明,所有试件的破坏形态为无翼缘腹板端部混凝土压碎、纵筋压曲的弯曲破坏;增强无翼缘腹板端部约束和边缘构件约束,可以防止其发生受压过早破坏;腹板和翼缘相交处未观察到明显的混凝土剥落现象,腹板和翼缘相交处...     

不同边缘构件约束的剪力墙抗震性能

采用空间纤维模型作为宏观分析工具,提出了一个考虑刚度退化、强度退化和捏拢效应等特征的剪切力-变形滞回模型,对采用3种不同端部约束的剪力墙模型进行了反复加载非线性模拟分析,取得了与试验结果吻合的计算结果,证明所采用的计算方法能有效地模拟剪力墙构件在不同端部约束条件下的抗震性能和破坏机理.然后利用该分析方法对一系列不同端部约束形式剪力墙进行分析比较,来进一步探求端部约束对剪力墙抗震性能的影响规律.     

螺栓连接装配式剪力墙恢复力模型

为提高装配RC剪力墙的施工效率和结构整体性,提出了一种集成钢连接件的螺栓连接装配式剪力墙(bolted-connection assembled shear wall,简称BASW),包括全装配剪力墙和两端边缘构件现浇的半预制装配剪力墙.设计了1片现浇普通混凝土剪力墙、3片全装配剪力墙以及3片半装配剪力墙,设计参数为装...     

火灾后双钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能有限元分析

为探究火灾后双钢板-混凝土组合剪力墙抗震性能，建立并验证了温度场模型与力学模型。基于相同建模方法，对剪力墙建立了足尺的火灾前后模型，分析不同参数对剪力墙抗震性能影响。结果表明：（1）对于未受火墙体，增大轴压比和剪跨比能够提高墙体的抗弯承载力和变形能力。增大墙体配筋率可以提高抗弯承载力，但对变形能力影响不大。（2）随着火灾时间的加长，墙体在火灾后的初始刚度和抗剪承载力越低。当轴压比越大时，火灾时间的影响越显著。（3）高厚比和轴压比较大的墙体在长时间火灾后，其破坏模式将转变为墙体整体迅速朝着受火侧失稳，抗震性能急剧退化。（4）对于弯曲破坏的墙体，火灾增大了墙体的变形能力，对于压弯破坏的墙体，火灾引起的墙体整体失稳将削弱墙体的变形能力。     

Performance index limits of high reinforced concrete shear wall components

The deformation performance index limits of high reinforced concrete(RC) shear wall components based on Chinese codes were discussed by the nonlinear finite element method.Two typical RC shear wall specimens in the previous work were first used to verify the correctness of the nonlinear finite element method.Then,the nonlinear finite element method was applied to study the deformability of a set of high RC shear wall components designed according to current Chinese codes and with shear span ratio λ≥2.0.Para...