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普通混凝土及高强混凝土随着高层建筑的发展得到广泛的应用,有必要对普通混凝土和高强混凝土承受弯压剪扭复合受力构件的结构性能做进一步研究。本文通过35根试件的试验研究和理论分析,对复合受力的混凝土框架柱的受扭行为和抗震性能进行了研究。具体为以下几个方面的内容。 通过9根承受双向偏压、弯、剪构件在反复扭矩作用下的试验研究,以轴压比和相对偏心距为主要研究参数,揭示钢筋混凝土构件中双向偏压剪反复扭矩作用下的破坏特征、开裂扭矩、刚度、强度、延性等特性和耗能性能,从而确定其开裂承载能力和极限承载能力及变形性能。 通过14根承受单向压、弯、剪,单调扭矩复合作用的高强钢筋混凝土构件和9根高强混凝土、3根高性能混凝土框架柱在双向压弯剪反复扭矩复合作用的模型试验研究,首次研究了高强混凝土框架柱在翘曲截面上的受力行为,探讨了高强混凝土框架柱抗扭性能的受力机理。以轴压比和相对偏心距为主要研究参数,揭示高强钢筋混凝土构件在单向、双向偏压剪单调、反复扭矩作用下的破坏特征、开裂扭矩、刚度、强度、延性等特性,分析了影响高强混凝土框架柱抗扭承载力的因素。 研究了承受双向压弯剪扭复合受力的普通和高强混凝土框架柱的抗震性能。在9根普通混凝土、12根高强钢筋混凝土框架柱在双向压弯剪反复扭矩复合作用的模型试验研究的基础上,对普通和高强混凝土框架柱的抗震特性和滞回特性进行了分析,研究了各影响因素对钢筋混凝土复合受扭构件抗震性能的影响。 本文对钢筋混凝土构件抗震性能进行了评论,对钢筋混凝土双向压弯剪构件在反复扭矩作用下的滞回特性及滞回模型存在的问题进行了分析,同时也分析了抗震性能中较为关键的两部分抗震性能--延性性能和耗能性能,讨论了各种影响因素对延性和耗能的影响,给出了双向压弯剪及反复扭矩作用下恢复力模型中各种滞回环的建立的方法,建立了钢筋混凝土复合受扭构件的恢复力模型 本文采用有限元非线性分析方法对弯压剪扭复合受力下的钢筋混凝土结构的非线性性能进行分析研究。在建立钢筋混凝土的有限元模型时,混凝土采用的单元为八节点六面体等参单元,钢筋单元分为两种情况,纵向钢筋采用分离式钢筋单元,箍筋采用埋藏式钢筋单元,即箍筋作为附着在混凝土等参数单元内或单元上的“膜单元”。混凝土本构关系和破坏准则采用混凝土边界面模型。该模型是一种功能较强的模型,可以用于混凝土三向受力的情况,采用损伤概念来反映混凝 摘要土连续性刚度退化现象和非线性性能,把材料参数与混凝土一些物理现象组合在一起,使得这种模型应用于混凝土三向受力时与实验结果的一致性和计算上的困难得以解决。可以模拟混凝土受力后的各种特性,如混凝土的非线性应力一应变关系,循环荷载作用下的刚度退化现象,剪力引起的混凝土的压缩和膨胀现象和超过强度极限的应变软化现象等,且这种模型的最大优点是表达形式简单,模型参数比较容易确定,便于应用。基于混凝土在压、弯、剪、扭复合受力作用下的情况,需要对这种结构在各种荷载情况下的内力变形状况和破坏性状进行较为精确的分析,本文采用边界面模型对混凝土复合受力性能进行非线性分析,能有效、精确地分析复合受力构件在各种荷载作用下全过程的受力行为,为理论分析提供各方面的验证。 本文将斜压场理论中的斜压杆表达成在平面内承受剪应力和正应力的钢筋混凝土薄膜元,借助析架模型,满足二维应力平衡条件、莫尔应变协调条件和混凝土的双轴软化本构关系,揭示钢筋混凝土复合受力构件在受力一变形全过程中受力行为和工作性能,为研究复合受扭构件的变形行为打下了坚实的基础。应用这种方法,本文首次对高强钢筋混凝土压弯剪扭复合受力构件进行了非线性全过程分析,对考虑软化的混凝土本构关系进行了修正,对混凝土斜压场进行了简化,经分析计算与试验结果对比符合较好,说明薄膜元理论对钢筋混凝土复合受扭构件受力行为的全过程分析是一种有效的方法。 本文将单向加载、反复加载、单向受扭、反复受扭、普通混凝土、高强混凝土构件用基于空间析架模型的统一理论来描述,得出了反映复合受扭受力行为的强度相关关系,该统一理论能较好地描述复合受扭构件各方面的受力性能,包容性较强,在该理论的基础上,得出了复合受扭构件承载能力的计算公式,概念清楚,公式简单,在此基础上,得出符合设计人员设计习惯的类同于现行规范的设计公式,更加真实地反映了此类构件的受力行为和承载能力。