张国军[1]2003年在《大型火力发电厂高强混凝土框架柱的抗震性能研究》文中认为在大型火力发电厂主厂房结构中，由于其高度较大，且竖向荷载较大(如层间布置有煤斗等质量过于集中的设备)，故抗震问题较为突出。纵、横向框架柱具有与一般框架柱不同的特点，如柱截面高宽比较大，且承受很大的竖向荷载，其轴压比设计问题是柱设计的一个非常重要的因素。经常出现的情况是：框架柱的断面由轴压比限值确定，而框架柱的配筋由构造配筋率决定，这其中存在着不合理的地方。应用高强混凝土可以显着减小构件的截面尺寸，减轻结构自重和钢筋用量，具有明显优点，可获得较高的经济效益。但高强混凝土的脆性引起人们对其用于抗震结构的担心，强度等级愈高，胞性愈大。因此，在大型火力发电厂主厂房结构框架柱中应用高强混凝土，需研究改善高强混凝土柱抗震变形能力的有效措施。本文主要研究的内容有： (1) 首次针对火电厂主厂房结构框架柱的特点，对9个高轴压比高强混凝土框架柱和6个高轴压比普通混凝土框架长柱进行了低周反复水平加载试验，获得混凝土等级、轴压比、长细比、配箍形式及配筋率等对框架柱的抗弯及抗剪承载力、抗震变形能力的影响因素。在试验研究的基础上，提出高强混凝土框架柱正截面和斜截面承载力计算的建议公式，且给出了满足延性要求的C60混凝土框架柱轴压比限值和箍筋加密区箍筋的最小体积配箍率。 (2) 在试验研究和理论推导的基础上，给出了高轴压比下框架柱恢复力模型的骨架曲线，与试验骨架曲线吻合较好。为高强混凝土整体结构抗震性能和动力反应计算提供基础资料和依据。 (3) 混凝土用叁维实体单元、钢筋用空间杆单元对钢筋混凝土框架柱进行叁维建摸，而且同时考虑了钢筋和混凝土的粘结性能，通过合理的单元选取、网格划分及荷载步的确定，模拟了单调荷载作用下钢筋混凝土框架柱的荷载啦移曲线、开裂荷载、屈服荷载及最大荷载、裂缝发展规律、计算破坏裂缝图，并与相应的试验结果进行了比较分析。在有限元模拟试验框架柱的基础上，还对未做试验的框架柱进行了骨架曲线的模拟，从而对影响框架柱的各因素进行了综合分析。 (4) 计算出高强混凝土试验框架柱的累积滞回耗能随加载循环水平的变化，通过对各损伤模型的比较分析，提出了高强混凝土框架柱的损伤模型，为进一步进行损伤分析打下了良好的基础。
吴涛[2]2003年在《大型火力发电厂钢筋混凝土框排架结构抗震性能及设计方法研究》文中研究指明国内外大量震害表明，结构在中等强度或强烈地震作用下，都会产生严重的破坏甚至倒塌，造成巨大的经济损失和人员伤害。大型火力发电厂是重要的生命线工程，应有较高的抗震能力，对该类结构的抗震性能进行研究具有重要的理论意义和实际价值。本文的主要目的是为各行业广泛应用的钢筋混凝土框排架结构提供实验依据、弄清楚框排架结构的抗震性能和破坏机理。 选取3跨3榀钢筋混凝土框排架子空间模型进行拟动力试验，这是国内首次对该类型结构体系进行的大型动力试验。在试验中主要研究了以下内容：在水平力作用下框排架结构的整体变形能力以及各层的层间变形的大小；框排架结构在不同阶段的动力变化规律；框排架柱的变形和承载能力；错层对结构性能的影响、模型结构裂缝开展过程及塑性铰形成的先后顺序、不同阶段该结构的刚度退化规律及滞回耗能特性等。在模态分析中，根据相似关系推导出配重不足情况下原型与模型结构的周期相似系数。并求出原型结构的前叁阶周期。 针对该类框排架结构中通常存在异型节点的实际，在9(其中边节点4个、中节点5个)个1／5的伪静力试件试验研究及整体结构模型中该类节点破损特点的基础上，提出了异型中节点和边节点的破坏机理，针对异型中节点和边节点的受力特点给出了该类异型节点的抗剪承载力计算公式和节点区的加强构造措施。 在试验研究的基础上，对横向框排架、纵向框架—剪力墙结构的整体厂房进行平扭耦联的地震反应分析，研究了该类结构的动力特性、扭转对整体结构受力的影响、层间变形及扭转效应、框架与排架的内力分配、错层对该层各柱剪力分配的影响、相应的简化计算方法等相关内容供设计时参照。 采用空间杆系及壳元建立原型厂房的空间计算模型，采用截面离散法进行非线性有限元计算，重点了解该类整体结构在强烈地震作用下的反应、塑性阶段的扭转、强震下框排架的工作性能等内容，并提出针对该结构薄弱层确定的简化计算方法，得出许多有益的结论。 在试验和理论研究的基础上，提出框排架结构的设计原则和具体的设计方法，主要有以下内容：(1)考虑平扭耦联空间整体结构的振型分解法；(2)针对该类主厂房结构中应用高强混凝土的问题，提出应用高强混凝土的框排架柱的轴压比限值及相应的构造要求；(3)对异型节西安建筑科技大学博士学位论文点划分不同区域分别给出其构造要求。 综上所述，通过对该类框排架结构的试验及理论分析，研究了该体系的抗震性能提出了针对该体系计算方法、设计方法及相应的构造措施。本文的研究可以为有关行业规程的制定提供参考和基础性资料。
白晓红[3]2008年在《钢筋混凝土框排架结构的平扭耦联多维地震反应分析》文中认为在电力、冶金、矿山等钢筋混凝土工业厂房结构中,由于生产工艺的需求,在同一幢厂房中,由多层除氧间、煤仓间与大跨度的单层汽机房相连,形成部分为多层、部分为单层的大空间体系,这就是设计中常见的多层框架、单层排架相连成一体的钢筋混凝土框排架结构体系。由于重型设备或贮料仓偏置于厂房的一端,以致质心偏离结构刚心,形成空间非对称结构。对于这种双向偏心结构,由于结构的纵向振动与横向振动相互耦联,应该考虑结构的空间扭转性能,对结构进行地震动双向平动分量同时输入下的“水平变形—扭转”耦联振动分析,而不宜再按一般厂房那样,沿结构的纵向和横向分别进行单向地震动分量作用下的抗震分析。本文以已建成投产的单机容量600MW某火力发电厂主厂房为原型,选取含有汽机跨、除氧间及煤仓间3跨8榀框排架子空间模型进行地震反应分析,研究结构在双向地震动输入下的受力性能以及影响结构平扭耦联反应的因素。1利用ANSYS软件的用户可编辑特性(UPFs)进行二次开发,修改构件的混凝土弹塑性材料模型,建立整体结构的空间计算模型,在不同的水平双向地震波输入下,利用APDL语言对结构进行平扭耦联的弹塑性时程分析,与结构平面模型的时程分析结果进行比较,探讨整体结构的空间性能。分别进行结构平面模型及空间模型的模态分析,分析整体结构的自振特性,为结构的地震反应分析提供参考。选取不同的地震波,沿整体结构纵、横方向同时输入,研究结构在整个时程范围内的最大位移,最大层间位移角,最大扭转角,层间剪力及各地震响应时程曲线,特别是结构扭转性能。对比不同加速度强度下整体结构在不同受力阶段的地震响应情况。根据所使用软件的特点,利用屈服面模型法分析结构的非线性性能,根据结构构件的实际截面配筋,编写计算程序,模拟结构塑性铰的发生和整体结构的破坏过程,分析框架和排架的协同工作能力。针对工程计算中采用平面模型进行抗震设计的情况,提出此结构的空间作用调整系数。2通过单向和双向地震作用下的结构弹性和弹塑性时程分析,对比单、双向地震作用下的结构空间反应性能及扭转特性,推导结构的最不利输入方向计算公式。选取结构在单向地震波作用下的最大地震响应值,与双向地震输入下结构地震响应进行对比分析,指出此结构应予以重视的薄弱层部位,分析双向地震作用对结构扭转响应的影响。单、双向地震波分别沿结构斜向输入,找出每个输入方向的地震效应时程最大值,然后在不同输入方向的时程最大值中再找出最大值。对比单、双向地震作用效应最大值,并将比例值进行统计,对抗震规范中相应的双向地震效应组合公式进行系数修正。分析结构的最不利作用方向,初步了解到两水平地震动分量间的相关性对结构地震反应的影响。3分析空间框排架结构的不规则性,探讨不同因素对结构的影响,提出结构的扭转控制措施。讨论结构在水平双向地震作用下的扭转变形指标,分析框排架结构的不规则性,分别计算结构各层结构的静力偏心矩、强度偏心矩、平扭频率比等偏心指标,讨论影响多层偏心结构地震反应的各因素对框排架结构的影响。针对框排架竖向布置不连续,局部楼层收进的特点,讨论竖向不规则性对结构抗震性能的影响。通过结构的不规则性分析,提出针对框排架结构特点的扭转控制措施。4建立双向水平地震作用下空间框排架结构的振型分解反应谱法,选取不同振型组合方法计算结构的地震响应,提出振型组合数目。利用振型分解反应谱法计算结构中震时的响应问题,求解满足计算精度要求的振型组合数目,讨论采用不同振型组合方法计算结构地震响应的差别,以及高振型对结构反应的影响程度。针对抗震规范中对于振型组合方法的规定,讨论框排架结构振型间的扭转耦联效应,提出适用于此结构的振型组合方法。5介绍结构的空间模型拟动力试验和伪静力试验,对比理论分析和试验结论,为使用钢筋混凝土框排架结构的各个行业提供参考。以实际厂房结构为原型,选取3跨3榀的钢筋混凝土框排架子空间模型进行拟动力试验,重点研究在水平力作用下框排架结构的整体变形能力及各层的层间变形大小,框排架结构在不同受力阶段的动力变化规律以及模型结构裂缝开展过程、塑性铰形成的先后顺序、结构的滞回特性、底层柱的工作性能等。试验结果与理论分析结果相比较,结论相符。综上所述,通过对该类双向偏心的不规则结构进行不同强度下地震反应分析,研究了该体系的抗震性能,以及不同地震输入方向、结构的不规则性对结构抗震性能的影响,提出了针对该体系的计算方法,对抗震规范中的相关条文进行修正,结合结构的拟动力试验结果,为有关行业规程的制定提供参考和基础性资料。
葛翔[4]2010年在《火电厂除氧煤仓间结构Push-Over分析及优化》文中研究表明大型火力发电厂主厂房除氧煤仓间由于特殊的工艺布置和使用要求,竖向荷载在为控制荷载,框架跨度大,底层构件为薄弱环节,普遍梁柱线刚度比较大,结构的抗震性能较为不利。本文以一预应力火电厂煤仓间框架为切入点,采用Push-Over分析方法评价其抗震性能；并结合前人的结构试验结果,对该框架进行结构优化设计,比较不同结构形式在火电厂煤仓间结构中采用的可能。本文的主要研究工作包括：(1)以火电厂煤仓间预应力框架拟静力试验结果为依据,采用静力非线性分析方法(Push-Over分析)；建立试验框架模型,对结构进行静力弹塑性分析。对比了拟静力实验结与Push-Over分析结果。二者在侧向变形、结构塑性铰的位置和形成过程、最终破坏模式等主要抗震性能评价标准上有着较高的相似性。表明静力弹塑性分析是一种较为有效的分析方法。(2)结合相关火电厂高强混凝土框架柱试验的结果,采用经过试验验证过的高强混凝土柱关于箍筋形式、配箍率等构造要求,以降低轴压比为主要目的,提出框架柱的改进方案；重新进行Push-Over分析。通过与原拟静力实验模型的模拟结果进行比较；论证采用高强混凝土结构的可行性。(3)建立原型厂房的一榀框架计算模型；计算原型结构的控制荷载、弹性变形等；进行原型结构的静力弹塑性分析,了解结构在大震下的侧向变形,结构塑性铰的位置和形成过程,以及结构的最终破坏模式等。(4)结合有关于型钢混凝土的分析结果,通过相关设计规范等；以提高构件的变形性能、减小截面大小、框架自重为主要目的；重新设计型钢混凝土框架。建立型钢混凝土框架Push-Over模型,通过与原结构Push-Over分析结果对比,验证采用型钢混凝土结构的可行性。通过对不同结构形式的火电厂煤仓间框架进行Push-Over分析对比,研究其抗震特性,指出其结构设计中的难点以及薄弱环节,可以为该类结构的结构设计提供一定得参考价值。
康灵果[5]2009年在《大型火力发电厂少墙型钢混凝土框架主厂房抗震性能试验与设计方法研究》文中认为电力设施在国民经济中具有重要作用,特别在抗震救灾中具有突出作用。火电厂主厂房是电力设施中重要的建筑结构。自从1875年世界上第一个火力发电厂诞生以来,主厂房结构体系经历了130多年的变革。随着近几年我国经济增长,火电机组容量增大,出现了越来越多的大型火力发电厂。主厂房作为重要的电力设施和生命线工程,由于工艺布置要求导致整体性较差,荷载巨大,质量和刚度不均匀,地震作用效应明显,而我国是地震多发区,为了减轻地震灾害的影响,保证电力生产安全进行,对火电厂主厂房抗震性能和设计方法研究具有重要的理论意义和长远的实际意义。传统的主厂房钢筋混凝土结构体系仅适用于低烈度区,端部增加剪力墙后,结构刚度更加不均匀,存在先天不足；钢结构体系虽抗震性能优于混凝土结构体系,但造价昂贵且后期维护费用大。本文在对传统火力发电厂结构形式调研和计算分析的基础上,提出了既符合抗震要求又满足工艺布置要求的少墙型钢混凝土框架新型主厂房结构体系,通过缩尺模型试验和非线性有限元计算分析对该新型结构体系进行抗震性能研究,在此基础上总结了少墙型钢混凝土框架结构主厂房的抗震设计方法,并基于中医理论提出了主厂房全寿命设计方法。首先,选取3跨3榀少墙型钢混凝土框架结构主厂房设计和制作缩尺比为1/7的模型,进行动力特性试验、拟动力试验和拟静力试验,通过试验研究,得到模型结构的动力特性,包括自振周期,振型和阻尼比以及模型结构在不同加速度峰值地震波作用下的荷载和位移反应。其次,对模型试验研究结果进行了详细分析,掌握了少墙型钢混凝土框架结构的动力特性、刚度退化规律、整体变形能力、耗能能力、延性、承载力等抗震性能,确定了薄弱层位置,讨论了横向剪力墙、煤斗大梁、除氧器大梁、超短柱等典型构件的受力性能。第叁,采用非线性有限元分析软件ABAQUS建立少墙型钢混凝土框架主厂房有限元结构模型,输入ELCENTRO地震波,对该新型结构主厂房进行了非线性地震反应分析,研究了其在8度基本烈度和罕遇烈度地震作用下受力性能,变形能力,承载能力。根据模型试验研究和非线性有限元计算分析,得知少墙型钢混凝土框架主厂房满足“小震不坏、大震不倒”的8度设防要求,具有较好的变形、耗能能力,薄弱部位发生在运转层处,横向剪力墙作为第一道抗震防线,起到了很好的作用。第四,从考虑结构安全和工艺设备正常运行出发,作者提出了抗震综合性能设防目标,给出了少墙型钢混凝土框架主厂房抗震设计流程,并阐述了地震作用计算和变形控制方法；为保证结构在大震作用下抗倒塌性能,研究了如何建立多道抗震防线：剪力墙是少墙型钢混凝土框架主厂房的第一道抗震防线,应该有良好的抗震性能,研究了其设置原则和边缘约束构件设计方法；本文还给出了型钢混凝土柱轴压比限值和含钢率的要求,结合试验研究和计算分析结果,提出了合理的设计建议和抗震措施。第五,利用中医理论的“整体观念、辨证论治”等思想,基于保证主厂房结构性能和设备功能正常,探讨了中医理论在火电厂主厂房设计中的应用。提出采用全寿命设计方法进行主厂房设计,把主厂房的一生分为叁个阶段,并给出了各个阶段的设计流程。综合考虑主厂房结构在整个寿命期内的性能变化规律,为使最小的总体投资达到最大的经济和社会效益,作者总结出了主厂房全寿命周期总费用优化设计公式。最后根据全文研究内容,总结了少墙型钢混凝土框架主厂房整体抗震性能、典型构件受力性能、抗震设计方法、全寿命设计流程等研究成果。关于少墙型钢混凝土框架主厂房抗震性能研究在国内尚属首次,本文可以为该新型主厂房体系在实际工程中的应用提供基础数据和参考资料。
卞琳[6]2004年在《高强混凝土短柱抗震性能试验及非线性有限元分析》文中进行了进一步梳理针对大型火力发电厂钢筋混凝土框架结构中出现的高强混凝土(HSC)短柱,通过本次试验研究和国内同类型相关试验研究成果的对比分析,本文对HSC短柱的抗震性能作了比较系统的讨论;并在此基础上,运用ANSYS程序进行了非线性有限元分析,对其在单调静载作用下的性能、特征等有了更进一步的认识,探讨了HSC短柱的截面特征以及配箍形式、箍筋强度等对其抗震性能的影响;同时总结了ANSYS在HSC短柱研究中应用的一些计算经验。 本文主要结论简列如下: 1.高强混凝土各项基本指标值及本构关系的确定与普通混凝土有所不同,需给以足够重视。 2.过高强度的箍筋对于HSC短柱抗震性能的改善并不明显。 3.在HSC短柱的抗剪强度计算中可以适当加大轴压比项和箍筋项的有利影响范围。 4.方形截面柱的破坏脆性比截面高宽比较大的HSC短柱更为显着。 5.应重视保护层厚度对试验结果所产生的影响。 6.ANSYS对高轴压下HSC短柱的非线性有限元分析缺乏足够的精度,但其分析结果的总体趋势表现良好,可以作为科学试验前期工作的辅助软件使用,比现阶段的其他可能方法具有更好的可操作性,从而提高试验的目的性和准确性,有效降低试验成本。
冯云雷[7]2008年在《高烈度区大容量火电厂主厂房端部剪力墙框排架结构抗震性能分析》文中进行了进一步梳理国内外大量震害表明,结构在中等强度或强烈地震作用下,都会产生严重的破坏甚至倒塌,造成巨大的经济损失和人员伤亡。随着经济的发展,电厂的单机容量不断增加,同时大型火力发电厂又是重要的生命线工程,应有较高的抗震能力,对该类结构的抗震性能进行研究具有重要的理论意义和实际价值。本文的目的是弄清火力发电厂大容量机组主厂房传统结构体系的基本受力性能和规律,研究传统框排架结构体系各种作用及其组合值下的临界参数反应、按目前规范设计存在的问题,并指出传统框排架结构体系在高烈度区的适用性。本文参考1000MW机组的一些技术参数,例如:柱网布置、工艺流程和荷载位置、大小等,针对结构特点,采用SAP2000有限元软件对火力发电厂大容量机组主厂房钢筋混凝土端部剪力墙框排架结构进行计算分析。首先通过对已有火电厂混凝土主厂房结构在地震作用下的表现进行调查分析,掌握了传统框排架结构体系的受力性能以及薄弱部位等。然后针对结构的特点,采用SAP2000有限元分析软件计算,进行传统框排架结构模态分析;恒载、活载、风载、雪载作用下的框排架结构的内力计算;反应谱作用分析,结构的抗震性能,包括承载力、受力特点、变形特征,以及结构的薄弱环节;对结构进行时程分析,分析结构的传力机理,框架和排架、剪力墙间的协同工作情况,并与分析反应谱计算结果进行对比,判断反应谱分析结论是否合理;建立主厂房框排架混合结构平面模型进行计算,并与空间模型计算结果进行对比,提出合理的设计方式;对主厂房框排架混合结构进行恒载、活载、风载分析,并按现行规范规定进行荷载效应组合。最后归纳论文的计算结论,指出该类结构体系在高烈度区的适用性。
戚永乐[8]2012年在《基于材料应变的RC梁、柱及剪力墙构件抗震性能指标限值研究》文中指出基于性能的抗震设计方法不仅可以提出承载力要求，还可以根据业主需求设定预期的结构和构件变形值，从而控制结构在地震作用下所造成的损失大小，因此成为各国制定抗震规范的方向。基于性能的抗震设计关键在于以下两点：其一，结构弹塑性分析；其二，合理的结构性能指标选取。其中，结构性能指标分为整体性能指标和局部性能指标。整体性能指标可由层间位移角来衡量。现行《建筑抗震设计规范》（GB50011—2010）在旧规范“叁水准，两阶段”设计方法的基础上，初步引入了基于性能的抗震设计思想，提出了4个性能目标等级、3个地震水准、7个性能水准，详细定义了每种性能水准计算对应的宏观损坏程度、内力组合和材料强度的取值，并有相应的层间位移角参考指标，但缺少构件变形限值规定。目前我国规范对结构构件在地震作用下的变形需求主要由相关的构造措施来保证，尚未能给出各结构构件在一定结构构造条件下变形性能的量化指标，因此无法给出结构构件层次的损伤状况。本文对工程中最常用的梁、柱及剪力墙构件在不同地震水准下的变形性能指标限值进行研究，内容包括以下几个方面：（1）基于一批钢筋混凝土梁、柱及剪力墙构件的试验结果，采用ABAQUS进行模拟，将模拟得出的荷载－位移曲线和破坏形态与试验结果进行对比，计算结果与试验结果吻合较好，表明在混凝土本构采用损伤塑性模型，钢筋本构采用理想弹塑性模型的情况下，有限元法可以很好地模拟分析RC梁、柱及剪力墙构件的受力状态、破坏形态及变形性能。（2）将构件抗震性能和裂缝宽度、材料应变、修复方法联系起来，结合中国抗震设计规范对构件破坏程度的描述，将构件抗震性能状态划分为5个阶段：完好、轻微损坏、轻中等破坏、中等破坏、严重破坏。在此基础上，提出了一种新的基于材料应变的RC结构构件性能指标确定方法，该方法确定的性能指标量化了结构构件在一定构造条件下的变形能力。（3）对框架梁、柱的破坏形态划分方法进行探讨。将收集到的50根框架梁试验数据进行整理分析，结合数值模拟结果，提出以剪跨比、弯剪比、名义剪应力水平为参数来划分RC框架梁的破坏形态，给出相应的划分标准；将收集到的111个柱子试验数据，通过Fisher和Bayesian判别法则分析了弯剪比、剪跨比、箍筋间距等参数与RC柱破坏形态的关系，提出以剪跨比和弯剪比两个参数作为控制条件来划分RC柱的破坏形态，并得出了具体的划分标准。（4）在验证了有限元方法合理性和可靠性的基础上，通过变化剪跨比、配箍率、'纵筋配筋率和K值（K f y (AS AS)f c bh0）、相对受压区高度、名义剪应力水平等参数，设b计了468根RC梁试件，分析了上述参数对RC梁变形能力影响，提出了不同参数下RC梁构件的变形限值。（5）通过变化剪跨比、配箍率、纵筋配筋率、弯剪比和轴压比设计值、名义剪应力水平等参数，设计了380根RC柱试件。通过Spearman相关分析，给出了各参数与所提出的5个性能水准的相关关系，提出了不同破坏类型情况下RC柱构件的变形限值，采用逐步回归分析法给出了相应的计算公式。回归分析的相关性系数表明，所给出的计算公式具有较高的可靠性。（6）通过变化高宽比、轴压比设计值、实际配筋弯剪比、暗柱配箍特征值等参数，设计了524个矩形截面整体剪力墙构件，在对有限元分析结果进行归纳统计的基础上，通过Spearman相关分析，给出了各参数与所提出的5个性能水准的相关关系，提出了不同破坏类型情况下RC剪力墙的变形限值，采用逐步回归分析法给出了相应的计算公式，回归分析的相关性系数表明，所给出的计算公式具有较高的可靠性。本文给出了梁、柱和剪力墙构件层次的变形性能指标限值。该性能指标限值弥补了现行《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）用构件的承载力和宏观变形状态描述结构性能的不足。将构造措施保证的结构变形能力进一步量化，为构件层次的基于性能的抗震设计和评估提供了理论依据。
闫长旺[9]2009年在《钢骨超高强混凝土框架节点抗震性能研究》文中研究指明近年来,随着现代建筑向大跨、高层方向发展,超高强混凝土正得到日益广泛的应用。超高强混凝土的优异性能是具有更高强度和更好的耐久性,但随着混凝土强度等级的提高,呈现出愈来愈显着的脆性。建筑物梁与柱节点的设计是关系到建筑物“大震不倒”的关键,现行《混凝土结构设计规范》GB 50010-2002中规定混凝土强度等级的适用范围为C15～C80,《型钢混凝土组合结构技术规程》JGJ 138-2001中混凝土强度范围为C30～C60,《钢骨混凝土结构技术规程》YB9082-2006中混凝土强度范围为C30～C80。目前对钢骨超高强混凝土框架节点抗震性能的研究并不多见,实际工程的需要与现行规范、规程指导的脱节形成的矛盾变得日益尖锐。针对上述现状,本文选定C100级超高强混凝土为研究材料,以钢骨超高强混凝土框架节点为研究对象,主要进行了以下几个方面的工作:(1)通过低周反复荷载作用下钢骨超高强混凝土柱-钢筋混凝土梁(SRUHSC柱/RC梁)框架节点的试验,分析试验参数轴压比、配箍率和钢骨形式对其破坏形态、滞回性能、延性、耗能、刚度和强度退化、荷载-应变关系等的影响。试验结果表明:相比钢筋混凝土节点,SRUHSC柱/RC梁框架节点的滞回曲线比较饱满,外包面积大,延性较好,耗能能力较强;相同试验参数条件下,轴压比越大或配箍越小,节点的延性越差,耗能较少,刚度和强度退化较快;内置十形钢骨的框架节点与内置工形钢骨的框架节点相比,具有较好的延性和耗能能力,刚度与强度退化较慢。(2)选取我国应用的较广的另一种节点模型—钢骨超高强混凝土柱-钢骨混凝土梁(SRUHSC柱/SRC梁)框架节点,进行低周反复荷载作用下的抗震性能试验研究,试验参数考虑了轴压比、配箍率和钢骨形式的变化。通过试验实测的荷载位移曲线、破坏形态及裂缝开展情况研究了节点的破坏过程、破坏机理、刚度与强度退化、延性及耗能性能,探讨了轴压比、配箍率和钢骨形式对节点受力性能的影响。试验结果表明,该类节点具有良好的延性和耗能能力;随着轴压比的增加或配箍率的减少,延性和耗能能力有明显降低,刚度与强度退化增快:内置十形钢骨有利于改善框架节点的抗震延性与耗能能力,缓减刚度与强度退化。(3)在SRUHSC柱/RC梁框架节点和SRUHSC柱/SRC梁框架节点试验研究的基础上,进一步分析了其受力机理,以及各加载阶段,超高强混凝土、钢骨、箍筋对节点抗剪承载力的贡献,提出了钢骨超高强混凝土框架节点抗剪、抗裂承载能力计算公式。分析结果表明,在反复加载过程中,节点核心区的剪力主要由超高强混凝土承担,极限阶段时,超高强混凝土承担SRUHSC柱/RC梁框架节点核心区剪力的88%左右,承担SRUHSC柱/SRC梁框架节点核心区剪力的73%左右:轴压比的增大,或配箍率的增大,有利于节点抗剪承载能力的提高,而钢骨形式对抗剪承载能力的影响不明显:所提出的SRUHSC柱/RC梁框架节点和SRUHSC柱/SRC梁框架节点的抗剪承载能力和抗裂承载能力的计算方法,抗剪承载能力计算值与试验值之比在0.91～1.02范围内,抗裂承载能力计算值与试验值之比在0.89～1.05范围内。(4)基于试件的破坏形态,确定了钢骨超高强混凝土框架节点的损伤变量,建立了基于变形与强度退化的地震损伤模型,分析了损伤指数与加载位移的关系。通过对结构受力过程中损伤的累积、演变的研究,对损伤发展阶段进行了分析;同时,分析了配箍率、轴压比和钢骨形式对钢骨超高强混凝土框架节点的损伤发展过程的影响。分析结果表明:所提出的地震损伤模型能较好地反映钢骨超高强混凝土框架节点在低周反复荷载作用下的破坏形态,可较客观的评价地震作用下该类节点的损伤状况;加载中、后期,各试验参数对节点试件损伤发展的影响较明显,轴压比较小或配箍率较大的节点试件具有较小的损伤指数,损伤发展较慢,内置十形钢骨形式的节点试件损伤发展较内置工形钢骨形式的节点试件慢。(5)在试验研究的基础上,应用ANSYS-APDL有限元分析软件,对钢骨超高强混凝土框架节点进行了非线性有限元分析。根据试验情况,对有限元模型施加边界约束和荷载作用,通过合理的单元选取和网格划分,较精确地反映了节点试件在低周反复荷载作用下的受力性能;通过对部分节点试件的有限元计算,得到了节点试件的滞回曲线和骨架曲线,将有限元分析结果与试验研究结果进行了对比分析,并通过位移延性系数与等效粘滞阻尼系数讨论了框架节点的抗震延性与耗能能力。
张永青[10]2012年在《钢筋混凝土矩形柱在弯剪扭共同作用下抗震性能研究》文中指出随着工程建筑中钢筋混凝土构件和预应力薄壁构件的大量使用以及抗剪和抗弯配筋计算的不断完善,结构所配钢筋更加符合实际情况,这样就不会为抗扭而多配钢筋,这些变化使得扭转作用突显起来。本文采用4根钢筋混凝土框架矩形柱结构模型,在弯剪扭共同作用下进行低周反复荷载试验,研究在不同轴压比、配箍率、扭转偏心距情况下钢筋混凝土框架矩形柱的裂缝发展规律、破坏形态、滞回特性、骨架曲线、耗能能力、延性、刚度和承载力退化等。实验结果表明,四个构件裂缝最先出现在柱子根部,并大多集中在构件下半段,有扭转偏心距的构件倾角一般在20°～45°角之间,开裂荷载大约为极限荷载的0.2～0.3。破坏时前叁个构件呈弯扭型破坏形态,RC-4呈弯型破坏形态。框架矩形柱长边中间纵筋荷载-应变曲线形成了蝴蝶状滞回环,这表明该位置纵筋不仅要起到构造配筋作用,而且还要起到承担抵抗扭矩作用。在相同扭转偏心距情况下,增大轴压比,降低了钢筋混凝土框架矩形柱的延性性能和耗能能力,而增大体积配箍率,增强了构件延性性能和耗能能力,同时在相同轴压比和配箍率作用下,扭转偏心距的存在降低了构件的延性性能和耗能能力。在相同扭转偏心距作用下,增大轴压比,其滞回曲线循环次数减少,曲线比较“狭窄”,出现了“捏拢”效应,延性性能和抗震性能降低；而较小轴压比构件滞回曲线呈饱满的梭形,加载循环次数较多,耗能能力增强。在相同扭转偏心距作用下,配箍率高的构件滞回曲线更加饱满,循环次数也较多,延性性能和耗能能力都有所增强,承载力退化不太明显,抗震性能较好。在相同轴压比和配箍率作用下,存在扭转偏心距的弯扭构件滞回曲线较“狭窄”,下降段较陡峭,荷载作用循环次数较少,延性降低,刚度退化较快。
参考文献：
[1]. 大型火力发电厂高强混凝土框架柱的抗震性能研究[D]. 张国军. 西安建筑科技大学. 2003
[2]. 大型火力发电厂钢筋混凝土框排架结构抗震性能及设计方法研究[D]. 吴涛. 西安建筑科技大学. 2003
[3]. 钢筋混凝土框排架结构的平扭耦联多维地震反应分析[D]. 白晓红. 西安建筑科技大学. 2008
[4]. 火电厂除氧煤仓间结构Push-Over分析及优化[D]. 葛翔. 武汉理工大学. 2010
[5]. 大型火力发电厂少墙型钢混凝土框架主厂房抗震性能试验与设计方法研究[D]. 康灵果. 西安建筑科技大学. 2009
[6]. 高强混凝土短柱抗震性能试验及非线性有限元分析[D]. 卞琳. 西安建筑科技大学. 2004
[7]. 高烈度区大容量火电厂主厂房端部剪力墙框排架结构抗震性能分析[D]. 冯云雷. 西安建筑科技大学. 2008
[8]. 基于材料应变的RC梁、柱及剪力墙构件抗震性能指标限值研究[D]. 戚永乐. 华南理工大学. 2012
[9]. 钢骨超高强混凝土框架节点抗震性能研究[D]. 闫长旺. 大连理工大学. 2009
[10]. 钢筋混凝土矩形柱在弯剪扭共同作用下抗震性能研究[D]. 张永青. 广西大学. 2012
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