600MPa高强钢筋混凝土柱塑性铰长度数值分析

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高强钢筋可以有效降低单位面积钢筋的用量,节约资源,并且利用钢筋与混凝土材料的高强化建设高强度钢筋混凝土结构将是未来建造工程结构的重要趋势,600MPa级高强钢筋兼具强度、延性以及可塑性等优点,将拥有广泛的应用前景。一直以来,基于强度的抗震设计都是各国设计规范的主流,但数次地震引发的灾害表明,钢筋混凝土柱具备良好的变形能力是防止结构倒塌破坏的有效方法。目前,愈来愈多的国家依据延性抗震理论进行抗震设计,通过分析计算令塑性铰形成在预先设定部位,转动减缓地震波对结构的冲击破坏,塑性铰作为结构主要的耗能部位,对结构变形产生影响的同时促使内力进行重分布。同时,塑性铰长度不仅是结构塑性设计和延性设计的重要参数,也是结构抗震加固的重要依据。本文通过有限元模拟研究不同参数对600MPa高强钢筋混凝土柱塑性铰长度及延性性能的影响,为配置600MPa高强钢筋的混凝土结构延性抗震设计提供依据。主要工作如下:首先,基于ABAQUS分析平台建立高强钢筋混凝土柱有限元分析模型,通过对比试验的破坏状态、滞回曲线、延性参数数值以及塑性铰长度等特征点来验证文中有限元模型建立方法、参数设定的适用性,以及采用纵筋屈服法、混凝土破碎区域法确定塑性铰长度兼具可行性和精度。其次,通过对25根反复荷载作用下的600MPa高强钢筋混凝土柱进行有限元模拟分析,研究轴压比、剪跨比、混凝土强度、纵筋配筋率、体积配箍率对塑性铰长度的影响。并通过对比塑性铰长度建议公式计算值与模拟值设定拟合模型,对有限元模拟塑性铰长度数据进行多元线性回归分析,给出600MPa高强钢筋混凝土柱塑性铰长度计算公式。最后,基于柱的位移-曲率关系,通过公式换算得出塑性铰长度作为计算曲率延性系数的重要中间变量,并运用塑性铰长度的模拟成果配合屈服位移、极限位移等相关延性数据,计算曲率延性系数、位移延性系数以及极限位移角等延性评价指标,分析延性性能及其影响因素。
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