底层柱损伤对整体结构性能影响的弹塑性分析

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我国近些年来对建筑结构受损后的修复工作尤为重视,许多房屋结构局部发生损伤,经鉴定后对局部损伤构件进行修复加固仍然维持正常使用。但是目前许多研究都集中在局部构件失效对结构抗连续倒塌的分析,对单个构件损伤对整体结构性能影响的研究较少。所以本文研究的是框架结构底层柱损伤对整体结构的性能影响,及对损伤柱进行修复后整体结构的抗震性能影响分析,具有重要的现实意义。本文以南京某住宅小区的居民楼(高层钢筋混凝土框架结构)为研究对象,针对结构底层中柱、角柱、边柱受损的不同工况开展研究:1)基于ABAQUS有限元软件子程序UMAT定义包含材料破坏准则的钢筋、混凝土本构关系,通过对钢筋混凝土柱单轴拉压测试和反复加卸载的滞回测试中确定适用于该工程结构的材料本构关系。2)通过运用静力非线性分析方法研究了不同工况结构局部构件的受损及受损后加固对整体框架结构性能的影响,获得了钢筋混凝土框架结构分别在正常使用极限状态下及承载能力极限状态下的层间最大节点位移、层间最大剪力及弯矩和钢筋混凝土梁柱构件的塑性变形和受损情况,与完整模型进行对比分析。3)根据性能化设计思想确定了该结构的抗震性能指标。并且对修复后的结构模型进行了罕遇地震下的时程分析,获得了结构在大震作用下的基底剪力、剪重比、层间位移角、顶点位移,以及钢筋混凝土梁柱构件的塑性变形和受损情况,对照预定的性能指标对结构体系进行了全方位的性能评价及单个构件损伤情况的影响分析。结果表明:结构底层角柱受损后对整体结构影响较大,其次是边柱和中柱。底层中柱受损破坏及修复后所对周围构件的损伤影响较大,相较于纵梁,横梁所发生屈服的区域较大,塑性破坏也较严重。底层柱发生受损破坏后,应对相邻梁予以加强,且结构底层和顶层的与受损柱相邻的梁尤为重要。在不同地震波作用下,修复后的结构模型仍然满足抗震设计要求,验证了受损结构进行加固修复后维持正常使用的可行性。
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