【摘 要】
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在现代建筑结构中,钢筋混凝土框架结构是最常见的一种建筑结构形式,而梁-柱节点是框架结构的重要组成构件。历次地震震害表明,在地震作用下钢筋混凝土框架结构的震害多发于梁-柱节点处,梁-柱节点是维系框架结构在地震作用下保持抗倒塌能力的重要构件。因此,研究节点的抗震性能至关重要。梁-柱节点的主要破坏模态可以分为延性破坏和脆性破坏,而位移延性系数μ是评价节点是否发生延性破坏的重要指标。本文详细讨论了轴压比(
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在现代建筑结构中,钢筋混凝土框架结构是最常见的一种建筑结构形式,而梁-柱节点是框架结构的重要组成构件。历次地震震害表明,在地震作用下钢筋混凝土框架结构的震害多发于梁-柱节点处,梁-柱节点是维系框架结构在地震作用下保持抗倒塌能力的重要构件。因此,研究节点的抗震性能至关重要。梁-柱节点的主要破坏模态可以分为延性破坏和脆性破坏,而位移延性系数μ是评价节点是否发生延性破坏的重要指标。本文详细讨论了轴压比(n)、剪压比(v)、配筋率(ρv)和剪跨比(λ)对循环荷载作用下梁-柱节点位移延性系数μ的影响,分析得出轴压比n是影响梁-柱节点位移延性系数μ的主控因素。工程水泥基复合材料(Engineering Cementitious Composites,简称ECC)是一种高韧性复合材料,其通过内部纤维的桥接和应力传递作用,在拉伸荷载的作用下表现出典型的应变硬化及多条细微裂缝稳态开裂的特征,具有优良的韧性和显著的裂缝控制能力,是一种可以用于提高地震作用下结构延性、耗能的工程材料。由于ECC的高韧性,传统钢筋混凝土(Reinforced Concrete,简称RC)节点的水泥基材料——普通混凝土(Normal Concrete,简称NC)可以使用ECC替代,从而获得更好的延性。因此,本研究选取了两组非典型T型和十字型RC/R-ECC节点试验,采用ABAQUS有限元软件中的混凝土损伤塑性模型(Concrete Damage Plasticity Model,简称CDPM)和钢筋滞回模型建立了节点FE(Finite Element,简称FE)模型。通过试验与模拟的破坏模态、滞回曲线及位移延性系数μ对比、误差分析,验证了FE模型的可靠性。此外,本研究根据梁-柱节点中轴力的设计公式,采用0.3轴压比为下限;并且为保证梁-柱节点的延性及抗倒塌能力,以《建筑抗震设计规范》中轴压比上限值0.9作为控制值,根据规范设计并建立了在二级抗震等级下轴压比分别为0.3、0.5、0.7、0.9的典型T型及十字型RC/R-ECC节点模型。基于此,进行了不同轴压比下的RC和R-ECC梁-柱节点的抗震性能数值模拟研究,对其破坏模式、延性、耗能能力和刚度恢复进行了详细讨论。结果表明,不同水泥基材料梁-柱节点的抗震性能,包括位移延性系数(μ)、等效阻尼系数(ξeq)和割线刚度(Ki)对轴压比n有很强的依赖性。当轴压比n大于0.5时,两种RC/R-ECC节点的位移延性系数μ和等效阻尼系数ξeq与轴压比n成反比。在相同的轴压比n和循环荷载加载条件下,T型和十字型R-ECC节点的最大位移延性系数μ值分别比RC节点提高了33.7%和27.9%。并且,两种RC节点在轴压比n超过0.7时发生脆性破坏,其延性严重下降;而R-ECC节点在n超过0.9时发生脆性破坏。因此,本研究建议RC和R-ECC梁-柱节点的轴压比n分别不应超过0.7和0.9。且在不影响结构抗震设计的情况下,将节点的轴压比n控制在0.5附近可使延性、耗能、刚度退化和承载力等抗震性能相比于0.3、0.7及0.9轴压比下处于较优的状态。
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