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低周反复荷载下型钢再生混凝土柱非线性数值模拟分析

作　者: 张杰
导　师: 薛建阳
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 型钢再生混凝土柱数值模拟 OpenSees 低周反复荷载抗震性能
分类号: TU398.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

型钢再生混凝土结构作为一种新型环保绿色结构，它兼具了节能、环保、经济而又实用的综合的优良特性。柱子作为现代建筑结构的重要承重构件，对其进行系统研究很有必要。在试验研究中，由于众多影响因素对结构的性能都会产生一定的影响，若对每一种因素都做到一一分析，那么将需要消耗巨大的财力和物力，并且也不是较短时间就能到得到成熟的结果。因此，为了更好的实现对该种新型结构的理论研究，可以借助目前较为成熟的有限元分析软件进行辅助分析。本文中利用有限元软件OpenSees对试验中的7根型钢再生混凝土柱进行了模拟，得到了在低周反复荷载作用下的滞回曲线和骨架曲线，与试验对比分析吻合较好。由于试验设计中仅考虑了再生粗骨料取代率、轴压比和配箍率对柱抗震性能的影响，故在之前模拟基础上，进行了在不同再生混凝土强度、箍筋强度、型钢强度、配钢率下的数值模拟，并对得到的滞回曲线和骨架曲线进行抗震性能分析。作为基于面向对象设计思想的开源的有限元模拟平台，OpenSees在进行建模分析的过程中，需要通过语言编程书写命令流的方式来实现整个过程，因此为了能够让大家更好的了解建模过程的命令流设置及参数的设定，文中针对具体的从构件建模到分析及最终结果输出的命令流语言都进行了详细的介绍。研究结果表明：型钢再生混凝土结构内部的型钢使构件的延性和强度得到很大的提高，并且型钢再生混凝土柱表现出较好的抗震性能。根据以往研究表明，型钢再生混凝土构件可以满足工程上对承载力的要求，解决了建筑垃圾如何处理的问题，提高了建筑的综合经济效益及环境效益。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
1 绪论  8-20
  1.1 引言  8
  1.2 型钢混凝土结构的特点和发展状况  8-13
    1.2.1 型钢混凝土结构的特点  8-10
    1.2.2 型钢混凝土结构在国外的研究和发展状况  10-12
    1.2.3 型钢混凝土结构在国内的研究和发展状况  12-13
  1.3 再生混凝土结构的发展状况  13-16
    1.3.1 再生混凝土结构在国外的研究和发展状况  13-14
    1.3.2 再生混凝土结构在国内的研究和发展状况  14-16
  1.4 型钢再生混凝土结构的特点和发展状况  16-18
    1.4.1 型钢再生混凝土结构的特点  16-17
    1.4.2 型钢再生混凝土结构的研究和发展状况  17-18
  1.5 本文的主要工作  18-20
2 型钢再生混凝土柱低周反复荷载下的试验研究  20-30
  2.1 试验概况  20-26
    2.1.1 试件设计  20-21
    2.1.2 材料力学性能  21-22
    2.1.3 试验装置及加载制度  22-24
    2.1.4 测点布置及量测内容  24-26
  2.2 试验结果分析  26-30
    2.2.1 试件破坏形态及破坏过程分析  26
    2.2.2 滞回曲线  26-27
    2.2.3 骨架曲线  27-30
3 型钢再生混凝土柱有限元建模  30-50
  3.1 OpenSees 程序介绍  30-31
  3.2 材料、单元及恢复力模型的选取  31-37
    3.2.1 材料本构模型的选取  31-36
    3.2.2 截面恢复力模型的选取  36-37
    3.2.3 单元类型的选取  37
  3.3 型钢再生混凝土柱有限元建模  37-50
    3.3.1 建立型钢混凝土柱模型  37-42
    3.3.2 非线性有限元分析  42-50
4 型钢再生混凝土柱有限元计算结果及分析  50-68
  4.1 有限元结果与试验结果对比分析  50-55
    4.1.1 滞回曲线对比分析  50-51
    4.1.2 骨架曲线对比分析  51-55
  4.2 其他主要影响参数的数值模拟  55-68
    4.2.1 滞回曲线分析  55-61
    4.2.2 耗能性能  61-64
    4.2.3 刚度退化  64-66
    4.2.4 延性  66-68
5 结论与展望  68-70
  5.1 结论  68
  5.2 展望  68-70
参考文献  70-74
致谢  74

低周反复荷载下型钢再生混凝土柱非线性数值模拟分析

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