钢筋混凝土异形柱框架顶层角节点抗震性能研究及非线性有限元分析-港口、海岸及近海工程专业论文.docxVIP

摘要本文对钢筋混凝土异形柱顶层角节点在低周反复荷载作用下的抗震性能进 摘要 本文对钢筋混凝土异形柱顶层角节点在低周反复荷载作用下的抗震性能进 行了试验研究，并在此基础上对其进行了非线性有限元分析。具有重要的理论意 义和工程应用价值。 文中首先介绍了异形柱节点的重要性及顶层角节点的一般受力性能。然后研 究了五个足尺的钢筋混凝土框架结构顶层梁柱角节点在低周反复荷载下的试验 性能，其中一个柱的截面为h／b=3的矩形柱，其它四个柱为不同翼缘宽度的L形 截面柱。试验中观察了开裂、O．2 rnln裂缝、屈服、极限、破坏阶段梁端位移及 节点核心和梁端应变数据等。在实测基础上分析了各试件耗能、刚度和裂缝开展 特征，并根据各阶段梁端荷载、延性等抗震性能，计算得出了主要阶段的节点核 心剪力。最后在试验基础上对钢筋混凝土L形柱节点进行了单调荷载下的平面 非线性有限元分析，采用分离式有限元模型，混凝土单元为三角形单元，钢筋单 元为线单元，钢筋与混凝土之间设双弹簧粘结单元。混凝土采用非线性弹性本构 模型中的Darwin．Pecknold正交异性本构模型。混凝土的破坏条件综合考虑了混 凝土抗压强度的软化以及节点区混凝土的约束，采用了改进后的Kupfer．Gerstle 二轴破坏准则。钢筋的应力一应变关系采用了理想弹塑性模型。采用增量法作为 非线性分析方法：并考虑了翼缘的影响。对钢筋混凝土L形柱梁柱节点有限元 分析的荷载一位移骨架曲线、梁端纵筋应变、核心剪力及核心箍筋应力一应变和 粘结单元应力与试验值进行了对比分析，结果表明，二者符合良好。并且得到了 翼缘箍筋和混凝土参与节点核心工作的数学表达式，为将试验结果扩展到一般不 等肢柱节点抗震性能的计算奠定了基础。 关键词： 节点核心剪力非线性有限元分析应变L形柱 骨架曲线 粘结 Abstract In this paper,beam—column knee joints on the top story in reinforcement concrete frame were tested under low reversed cyclic loading，on this basis，the nonlinear finite element analysis on the beam-column knee joints on the top story in reinforcement concrete frame were performed，which possessed important theoretical and engineering purposes． At At first，the importance of beam-column joints and transfer mechanism and factors affecting seismic behavior ofbeam-column kneejoints were generalized。Then， five full-scale beam—column knee joints on the top story in reinforcement concrete frame were tested under low reversed cyclic loading．One of the column’S cross-section of the test specimens is a rectangle with h／b=3．The column’S cross— section of the other 4 specimens are L—shaped，in which the flange width of the column’S CROSS section are in two groups．That is the primary variable is the flange width of the column’S cross—section．Through the experiment，based on measurement ofload—displacement ofbeam end and strains in thejoint core and beam head in initial crack stage，0．2 mnl crack stage，yielding stage extremity and ultimate stage，the earthquake-resistant characteristics such as dissipation of energy,stiffness，crack