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钢筋混凝土和预应力混凝土框架节点二维抗震性能与设计方法研究

作　者: 李旭红
导　师: 房贞政
学　校: 福州大学
专　业: 结构工程
关键词: 混凝土空间框架节点双向水平力工作机理抗震性能设计
分类号: TU37
类　型: 博士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

地震时地面运动是复杂的多维运动,结构的地震反应也是多维的，因此深入研究多维地震动作用下结构和构件的弹塑性抗震性能有重要的理论意义和实用价值。本文对常用的钢筋混凝土和预应力混凝土空间框架节点在双向水平力低周反复作用下的抗震性能以及设计方法进行深入研究，具体工作如下：（1）进行了12个钢筋混凝土及预应力混凝土空间框架中间层节点在双向往复水平荷载作用下的试验研究，主要参数是节点类型、轴压比、有无预应力、梁柱线刚度和加载方式。研究了空间节点的破坏形态、滞回性能、节点核心区的工作机理、钢筋的粘结滑移、延性、耗能性能以及强度和刚度的退化等抗震性能。（2）采用非线性有限元分析软件ABAQUS建立了混凝土及预应力混凝土空间框架中间层节点在双向往复水平荷载作用下的分析模型，计算了不同空间框架节点的滞回曲线和骨架曲线，计算结果得到了大量的试验结果的验证。运用数值模型分析了节点的滞回特性及节点核心区混凝土的应力和变形，并进行了有限元的参数分析，在试验研究和参数分析的基础上，分析了节点在双向往复水平荷载作用下的工作机理，分析了节点类型、轴压比、有无预应力、梁柱线刚度和加载方式等参数对空间框架节点抗震性能的影响。（3）在试验研究和理论分析的基础上，建立了空间框架节点在双向水平力作用下的恢复力模型；结合现有规范，分析了空间框架节点的抗震设计原则和现浇框架节点在二维地震作用下的抗震设计方法，指出扭转的二次效应不能忽视，给出了框架节点多维抗震的修改建议公式，并提出了二维地震作用下的设计建议。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-9
目录  9-12
主要符号表  12-15
第一章绪论  15-30
  1.1 建筑结构多维抗震研究的必要性  15-17
  1.2 钢筋混凝土结构抗震设计理论的发展  17-19
  1.3 混凝土和预应力混凝土框架多维抗震性能研究动态  19-25
    1.3.1 多维抗震试验方法  19-20
    1.3.2 钢筋混凝土柱的二维抗震试验  20-21
    1.3.3 混凝土框架结构抗震性能研究  21-22
    1.3.4 预应力混凝土框架结构抗震性能研究  22-25
  1.4 钢筋混凝土和预应力混凝土框架节点抗震性能研究  25-27
    1.4.1 普通混凝土框架节点抗震性能研究  25-26
    1.4.2 预应力混凝土框架节点抗震性能试验研究  26-27
  1.5 混凝土框架节点抗震性能研究所存在的问题  27-29
  1.6 本文的研究内容和目标  29-30
第二章钢筋混凝土和预应力混凝土框架节点二维拟静力试验研究  30-90
  2.1 概述  30
  2.2 试验设计与制作  30-36
    2.2.1 试件几何尺寸  30-32
    2.2.2 试件配筋  32-36
  2.3 试验加载装置  36-40
  2.4 试验量测内容和测点布置  40-44
  2.5 试验加载制度  44-46
  2.6 试验过程和节点的破坏形态分析  46-56
    2.6.1 试验过程和现象分析  46-54
    2.6.2 不同节点的试验现象分析比较  54-56
  2.7 试验数据分析  56-76
    2.7.1 节点的扭转  56-58
    2.7.2 不同加载方式的影响  58-61
    2.7.3 P－Δ滞回曲线  61-66
    2.7.4 钢筋的粘结滑移以及钢筋的应变关系曲线分析  66-72
    2.7.5 屈服荷载、极限承载力和破坏荷载  72-76
  2.8 空间节点的抗震性能分析  76-89
    2.8.1 荷载－位移骨架曲线  76-78
    2.8.2 轴压比的影响  78-79
    2.8.3 不同节点形式对抗震性能的影响  79-80
    2.8.4 节点的延性和耗能性能  80-84
    2.8.5 强度和刚度退化  84-86
    2.8.6 加荷方式的影响  86-87
    2.8.7 钢筋的粘结滑移  87
    2.8.8 预应力的作用  87-89
  2.9 小结  89-90
第三章钢筋混凝土和预应力混凝土框架节点抗震性能有限元分析  90-129
  3.1 引言  90
  3.2 有限元模型的建立  90-101
    3.2.1 材料的本构模型  90-97
    3.2.2 钢筋－混凝土之间联结单元和粘结－滑移模型  97-99
    3.2.3 单元选型及单元划分  99
    3.2.4 边界条件以及构件之间的相互作用  99-100
    3.2.5 加载方式  100
    3.2.6 非线性方程组求解  100-101
  3.3 有限元数值分析  101-128
    3.3.1 模型分析  101-106
    3.3.2 空间节点工作机理分析  106-113
    3.3.3 参数分析  113-128
  3.4 小结  128-129
第四章双向水平力作用下节点恢复力模型和节点设计方法研究  129-147
  4.1 空间框架节点在二维下的恢复力模型  129-135
    4.1.1 钢筋混凝土构件的恢复力模型  129-131
    4.1.2 空间框架节点的恢复力模型  131-135
  4.2 现浇框架节点在二维作用下的抗震设计方法及建议  135-146
    4.2.1 空间框架节点的抗震设计原则  135-136
    4.2.2 双向水平力作用下框架节点的抗震设计  136-146
  4.3 小结  146-147
结论与展望  147-150
  1 本文对框架节点二维抗震性能研究的主要结论  147-149
  2 对今后研究工作的展望  149-150
参考文献  150-155
致谢  155-156
个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文  156

钢筋混凝土和预应力混凝土框架节点二维抗震性能与设计方法研究

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