鋼筋混凝土構(gòu)件的阻尼特性和地震破壞模型研究.pdf

1、本文論述了鋼筋混凝土構(gòu)件的阻尼特性和地震破壞模型研究。 阻尼是結(jié)構(gòu)基本動(dòng)力特性之一，是影響結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)的重要因素之一。阻尼不像質(zhì)量和剛度一樣，有明確的、直接的測(cè)量方法和手段。所以在抗震設(shè)計(jì)中，長(zhǎng)期以來(lái)存在著阻尼值的估計(jì)問(wèn)題。在結(jié)構(gòu)的振動(dòng)中，各種響應(yīng)都是阻尼的函數(shù)，能否正確估計(jì)阻尼，直接影響到結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析結(jié)果的可靠性，阻尼值一個(gè)小的差異可能會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)響應(yīng)上成倍的變化，甚至幾十倍的差異。隨著結(jié)構(gòu)抗災(zāi)能力要求提高和各種減災(zāi)、隔震、減震

2、技術(shù)的應(yīng)用，結(jié)構(gòu)固有的阻尼取值是否合理勢(shì)必影響到各種減災(zāi)、隔震、減震技術(shù)的應(yīng)用效果。因此，阻尼產(chǎn)生機(jī)理和阻尼合理取值的研究成為了工程界一個(gè)迫切需要解決而棘手的研究課題。由于阻尼機(jī)理的復(fù)雜，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)在對(duì)阻尼的認(rèn)識(shí)和理解還停留在阻尼現(xiàn)象的表面。從材料和構(gòu)件層面來(lái)研究阻尼問(wèn)題是使阻尼研究從現(xiàn)象深入到本質(zhì)的一種必要。阻尼耗能的多少是隨著結(jié)構(gòu)的破壞程度而增加，所以阻尼耗能的多少就能反應(yīng)出結(jié)構(gòu)的損傷程度，而現(xiàn)行的破壞準(zhǔn)則往往忽略了這一點(diǎn)。

3、基于此，進(jìn)行了如下研究工作： 1．介紹阻尼的概念和研究意義。對(duì)國(guó)內(nèi)外對(duì)阻尼的研究歷史和現(xiàn)狀進(jìn)行了綜合的評(píng)述，分析了結(jié)構(gòu)阻尼耗能的產(chǎn)生原因和阻尼耗能的分類(lèi)。介紹了幾種常見(jiàn)的阻尼模型和相應(yīng)的阻尼值確定方法。 2．從材料層次定義材料阻尼損耗系數(shù)J 。以鋼筋混凝土受彎構(gòu)件為研究對(duì)象，對(duì)其在振動(dòng)中的阻尼耗能問(wèn)題進(jìn)行了研究，分析中把阻尼耗能看成是一種空間分布的能量損失。認(rèn)為鋼筋混凝土受彎構(gòu)件在小振幅振動(dòng)時(shí)，構(gòu)件阻尼比與材料本身的阻尼

4、特性和構(gòu)件的截面形式以及構(gòu)件上的周期性荷載類(lèi)型有關(guān)。推導(dǎo)了常見(jiàn)三種截面形狀的截面形狀（損耗）因子和矩形截面受彎構(gòu)件在三種簡(jiǎn)諧荷載作用下的縱向應(yīng)力傳遞（損耗）因子的表達(dá)式；并通過(guò)已有的阻尼實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出幾種不同的混凝土強(qiáng)度、不同彈性模量、不同配筋率下對(duì)應(yīng)的鋼筋混凝土材料的阻尼耗能系數(shù)。分析了該系數(shù)同三個(gè)變量之間的變化關(guān)系。 3．研究了結(jié)構(gòu)損傷有限元建模中的阻尼問(wèn)題。建議以“阻尼損傷”的提法表述損傷時(shí)阻尼的變異，并在此基礎(chǔ)上給出了

5、伴生阻尼損傷和材料阻尼損傷的定義。提出了一種同時(shí)考慮材料阻尼損傷和伴生阻尼損傷的阻尼損傷建模方法。探討了幾種不同損傷建模路線(xiàn)對(duì)阻尼損傷建模能力，并通過(guò)數(shù)值算例進(jìn)行了比較。計(jì)算還揭示了局部剛度損傷對(duì)結(jié)構(gòu)局部阻尼特性、振動(dòng)能量分布和阻尼耗能行為的影響。結(jié)論建議，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)損傷建模時(shí)應(yīng)同時(shí)計(jì)及剛度損傷和阻尼損傷，并采用合適的損傷建模路線(xiàn)來(lái)進(jìn)行。 4．分析了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在彈塑性地震反應(yīng)過(guò)程中的阻尼耗能的分布和特點(diǎn)。對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的幾種結(jié)