【摘要】：國內(nèi)外多次震害調(diào)查及振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)表明,水平雙向(以下簡稱雙向)側(cè)移是鋼筋混凝土(以下簡稱RC)框架結(jié)構(gòu)最常見的地震反應(yīng)模式。典型的余震監(jiān)測(cè)及振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)記錄到的結(jié)構(gòu)位移顯示,實(shí)際(或模擬實(shí)際)地震動(dòng)下RC結(jié)構(gòu)的層間側(cè)移軌跡包括近似橢圓、近似斜直線及不規(guī)則形狀的多種情況,結(jié)構(gòu)在地震中出現(xiàn)雙向的位移反應(yīng)具有普遍性,且位移路徑具有隨機(jī)性。雙向地震作用下RC框架柱在2個(gè)水平方向上的受力性能存在耦合作用,一個(gè)方向的損傷會(huì)顯著降低另一個(gè)方向的抗震能力,兩個(gè)方向共同受力,結(jié)構(gòu)抗震能力會(huì)出現(xiàn)明顯下降。然而目前RC結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震性能研究及抗震設(shè)計(jì)中雙向受力的影響尚未得到充分考慮。對(duì)此本文開展了9個(gè)RC懸臂柱的水平雙向擬靜力試驗(yàn)及60個(gè)RC懸臂柱的有限元模擬分析研究,重點(diǎn)考察了不同加載路徑、軸壓比、體積配箍率及縱筋配筋率對(duì)RC柱的受力機(jī)理以及承載力和極限位移等指標(biāo)變化規(guī)律的影響。論文主要完成了以下工作:1)按照截面尺寸450mm×450mm,層高4.2m,縮尺比為1:1.5設(shè)計(jì)制作了9根剪跨比為3.8的RC懸臂柱。進(jìn)行了雙向擬靜力試驗(yàn),重點(diǎn)考察加載方式、軸壓比、體積配箍率、配筋率對(duì)柱受力性能的影響,得到了柱的力-位移滯回曲線、骨架曲線、強(qiáng)度退化曲線、剛度退化曲線和等效粘滯阻尼系數(shù)曲線,對(duì)雙向加載下柱的受力特點(diǎn)、承載力變化、位移延性和極限側(cè)移角等指標(biāo)進(jìn)行了分析。2)采用有限元軟件OpenSEES對(duì)試驗(yàn)柱建模,通過模擬分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比,對(duì)分析模型及材料本構(gòu)進(jìn)行了調(diào)試驗(yàn)證。之后開展了60個(gè)RC懸臂柱的雙向滯回加載數(shù)值模擬,重點(diǎn)分析了水平加載路徑、柱軸壓比、體積配箍率、縱筋配筋率和剪跨比對(duì)RC柱抗震性能的影響。3)基于試驗(yàn)和數(shù)值模擬結(jié)果,分析了不同水平雙向加載路徑對(duì)鋼筋混凝土柱抗震性能的影響;提出了水平雙向加載下RC框架柱的極限位移評(píng)價(jià)適用原則,探討了水平雙向擬靜力試驗(yàn)中滿足該原則的加載路徑,并對(duì)評(píng)價(jià)框架柱極限位移的最佳加載路徑給出了建議。4)基于上述評(píng)價(jià)適用原則,將本文試驗(yàn)結(jié)果和數(shù)值模擬所得極限位移同國內(nèi)外主要規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了對(duì)比分析,探討了水平雙向受力狀態(tài)下RC框架結(jié)構(gòu)的防倒塌位移限值。綜合試驗(yàn)及分析結(jié)果,提出了水平雙向地震作用下RC框架柱的抗震設(shè)計(jì)和分析建議。
【圖文】：

（a）框架整體 （b）Y 方向破壞（c）X 方向破壞 （d）柱頂塑性鉸雙向受彎破壞圖1-1 地震中受損的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)對(duì)于震害中 RC 結(jié)構(gòu)的水平雙向作用，Anne Lemnitzer（2014）的報(bào)道同樣較為典型：2010 年智利 Ms8.8 級(jí)地震后，余震中幾棟 RC 結(jié)構(gòu)的樓層側(cè)移反應(yīng)表現(xiàn)為不規(guī)則的雙向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，甚至一棟建筑不同樓層的側(cè)移軌跡包絡(luò)線分別為近似橢圓、近似斜直線及不規(guī)則形狀的多種情況，如圖 1-2 所示。此外，多個(gè)施加了水平雙向地震動(dòng)的結(jié)構(gòu)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究均報(bào)道了類似的結(jié)構(gòu)側(cè)移情況（Oliva M G，1986；Kasai K，，2016）。大量實(shí)際震害調(diào)查及振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)均表明結(jié)構(gòu)的雙向位移反應(yīng)具有普遍性、隨機(jī)性和復(fù)雜性的特點(diǎn)。對(duì)此

-3-（a）結(jié)構(gòu)模型 （b）各樓層水平位移圖1-2 智利地震鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)震損模型然而，在結(jié)構(gòu)的抗力和性能方面（R），目前 RC 框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震性能試驗(yàn)研究、性態(tài)設(shè)計(jì)指標(biāo)的設(shè)定，以及抗震設(shè)計(jì)和震損分析中，廣泛采用的均為單向受力下的性能參數(shù)及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。而在水平雙向地震作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力、延性、位移以及關(guān)鍵抗震性能指標(biāo)，與水平單向受力狀態(tài)下有何差異；圖 1-2 中如此復(fù)雜的水平雙向位移歷史軌跡作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震性能指標(biāo)會(huì)發(fā)生怎樣變化，又會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的地震安全及損傷會(huì)有怎樣的影響，這些影響對(duì)于結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中事關(guān)重大。因此
【學(xué)位授予單位】：中國地震局工程力學(xué)研究所
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU375.3;TU352.11

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2612132