變軸力作用下異形柱的抗震性能研究.pdf

1、鋼筋混凝土柱作為框架結構中重要的豎向承重及抗側力構件，其抗震性能優(yōu)劣將直接影響到整個結構的抗震性能好壞。在以往的鋼筋混凝土柱試驗分析及理論研究中，大多數(shù)都是基于定軸力作用下，即假定框架柱在整個受力過程中受到的軸力是恒定不變的。然而，當受到風或地震作用影響時，框架柱中的軸力是持續(xù)發(fā)生變化的。而國內外已完成的變軸力作用下鋼筋混凝土柱的抗震性能試驗研究仍相對較少，尤其是缺乏異形柱結構構件在變軸力作用下的受力性能研究。由于多維加載試驗設備和加載

2、控制軟件等客觀條件的制約，考慮軸力變化的多維低周反復加載試驗仍較少。因此，采用合理的分析模型對變軸力作用下的柱抗震性能進行數(shù)值分析，為進一步完善鋼筋混凝土異形柱結構設計提供理論依據將有著十分重要的意義。圍繞這個目標，本文主要完成了以下工作：
　　 ①從結構力學角度，對一簡單的線彈性平面框架在水平及豎向力共同作用下，框架柱中的軸力變化規(guī)律進行了理論推導。然后在此認識基礎上，通過對異形柱空間框架結構進行水平地震作用下的非線性分析，采

3、用基于柔度法的梁柱單元纖維模型非線性分析程序，對軸力變化規(guī)律進行了研究。
　　 ②采用可同時考慮軸力一雙軸彎矩相互耦合作用和剛度退化的纖維模型梁柱單元的非線性分析程序，對110根定軸力和規(guī)則變軸力作用下的T形、十字形柱的抗震性能進行了分析。重點討論了變軸力與定軸力柱在滯回特性、承載力、延性和耗能等方面的差異，以及軸力變化幅度對試件抗震性能的影響。
　　 ③對比異形柱框架結構中三種常見的異形截面柱(L，T,十字形柱)在變軸

4、力作用下的抗震性能影響和它們之間的差異，形成一個系列，從而為進一步完善異形柱結構抗震設計理論提供一些依據。
　　 由此，得出如下主要結論：
　　 ①框架柱中的軸力大小及變化方式和范圍不僅取決于水平地震作用的大小，同時也與結構的跨度L和高度H的取值，以及影響或導致梁、柱的線剛度ib、ic變化的諸多因素有關。②對于平面較規(guī)則的異形柱框架結構，在不考慮豎向地震作用影響時其柱的變化規(guī)律仍然可以近似地看作與彎矩或者側移成線性關系。

5、因而已有的加載方式用于異形柱變軸力作用下的抗震性能分析研究是可以接受的。③在異形柱框架結構中，作為中柱的十字形柱雖然軸力變化不大，但初始軸力水平較高；而作為角柱的L形柱初始軸力水平較低，但相對來說軸力變化幅度較大；T形柱作為邊柱，其初始軸力水平介于前兩者之間，但由于地震作用方向的不確定性，同一結構中不同位置的邊柱其軸力變化幅度亦存在多種情況。④綜合考慮變軸力作用對異形柱的影響，發(fā)現(xiàn)作為角柱的L形柱和作為邊柱的T形柱受變軸力作用時的影響較