混凝土抗震性能課件

第16章抗震性能16.1結(jié)構(gòu)抗震性能的特點(diǎn)1.結(jié)構(gòu)承載力及其變形性能2.屈服后的工作階段及其性能3.荷載低周反復(fù)作用性能4.非彈性階段的二階效應(yīng)第16章抗震性能16.1結(jié)構(gòu)抗震性能的特點(diǎn)1.結(jié)構(gòu)DFDyFyDuFmax延性脆性16.2單調(diào)荷載下的延性16.1.1延性的概念和表達(dá)延性比有曲率延性比、撓度（位移）延性比、轉(zhuǎn)角延性比等。關(guān)于Dy及Du至今尚無統(tǒng)一認(rèn)可定值方法?，F(xiàn)有方法有：1.Dy點(diǎn)：(1).能量等值法SOAB=SBYUDyDFOABYUDFDyFyDuFmax延性脆性16.2單調(diào)荷載下的延性1(2).幾何作圖法DFODy2.Du點(diǎn)：(1).取最大承載力下降15%對(duì)應(yīng)的Du。(2).取混凝土達(dá)極限壓應(yīng)變

ecu=(3~4)×10-3對(duì)應(yīng)的Du。DFFmaxDu0.15Fmax(2).幾何作圖法DFODy2.Du點(diǎn)：(1).16.2.2計(jì)算方法復(fù)雜結(jié)構(gòu)和特殊構(gòu)件的延性比一般要進(jìn)行專門的試驗(yàn)加以測(cè)定，常用的簡(jiǎn)單梁、柱等構(gòu)件可以采用經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證的方法計(jì)算延性比?！痵A’sN

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sAsxe0eyec<ecuxy1/ry>eyxuecu1/ru曲率延性比xy、xu可由截面分析求得1.理論分析16.2.2計(jì)算方法復(fù)雜結(jié)構(gòu)和特殊構(gòu)件的延性比一x：極限狀態(tài)時(shí)按矩形應(yīng)力圖形計(jì)算；eu=(4.2-1.6x)×10-32.試驗(yàn)回歸清華大學(xué)沈聚敏等根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)給出00.20.40.62.01.50.51.0x(h0/r)y–ey/10-300.40.81.22015510x(h0/r)u–eu/10-3x：極限狀態(tài)時(shí)按矩形應(yīng)力圖形計(jì)算；eu=(4.2-1.6x)00.40.81.2161248xb(1/r)00.20.40.8161248xbw0.6曲率延性比撓度、轉(zhuǎn)角延性比00.40.81.2161248xb(1/r)00.20.43.影響構(gòu)件延性比的主要因素上述試驗(yàn)與理論分析結(jié)果均表明，x是影響構(gòu)件延性比的主要因素；x增大構(gòu)件延性降低；故(1).受拉鋼筋配筋率r增大，構(gòu)件延性下降；(2).軸壓比n(n=N/fcA)增大，構(gòu)件延性下降；(3).受拉鋼筋強(qiáng)度fy提高，構(gòu)件延性下降；(4).受壓鋼筋配筋率r’

增大，構(gòu)件延性提高。(5).構(gòu)件內(nèi)加密箍筋，可以形成約束混凝土，增大混凝土的極限應(yīng)變，有利于提高結(jié)構(gòu)延性。3.影響構(gòu)件延性比的主要因素上述試驗(yàn)與理論分析16.2.3塑性區(qū)轉(zhuǎn)動(dòng)1.塑性轉(zhuǎn)角qp、極限塑性轉(zhuǎn)角quMyMcrMcrMyMcrMyM圖1/r圖WpWpWplplplplp(1/r)y(1/r)y(1/r)yqp=Wp跨中和中間支座qp=2lp/

r固定支座qp=lp/

r極限塑性轉(zhuǎn)角qu跨中和中間支座qu=2lp/

ru固定支座qu=lp/

ru清華大學(xué)沈聚敏等根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)給出00.20.40.6161248xqu/10-316.2.3塑性區(qū)轉(zhuǎn)動(dòng)1.塑性轉(zhuǎn)角qp、極限塑性轉(zhuǎn)2.塑性角區(qū)長(zhǎng)度lpMyMcrMcrMyMcrMyM圖1/r圖WpWpWplplplplp(1/r)y(1/r)y(1/r)ylp=(0.2~0.5)h0(1).我國轉(zhuǎn)試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)平均值約為lp=h0/3(2).國外研究者建議z2.塑性角區(qū)長(zhǎng)度lpMyMcrMcrMyMcrMyM16.3低周反復(fù)荷載下的滯回特性16.3.1滯回曲線的一般特點(diǎn)DP1.菱形：理想彈塑性材料2.Bauschinger：卸載直線，梭形再加載凸形曲線的豐滿3.梭形：卸載與再加載均為凸形曲線的豐滿梭形4.捏攏形：再加載曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)，形成捏攏現(xiàn)象，而且捏攏程度逐次增大。鋼筋混凝土構(gòu)件的滯回環(huán)為梭形或捏攏形16.3低周反復(fù)荷載下的滯回特性16.3.1滯回曲線的混凝土抗震性能課件試驗(yàn)表明，構(gòu)件反復(fù)荷載試驗(yàn)的骨架線與單調(diào)加載曲線相比：(1).曲線形狀相似；(2).最大承載力降低，一般不超過10%；(3).截面曲率(1/r)y、(1/r)u有較大增長(zhǎng)；(4).曲率延性比b(1/r)稍有增大；(5).位移延性比bD略高；(6).轉(zhuǎn)角延性比bq小于位移延性比bD；(7).極限塑性轉(zhuǎn)角qu明顯增大。上述差別顯然是由于混凝土和鋼筋應(yīng)力拉壓多次交替變化，促使粘結(jié)位移增大，殘余變形不斷累積的結(jié)果。試驗(yàn)表明，構(gòu)件反復(fù)荷載試驗(yàn)的骨架線與單調(diào)加載曲線相比：(1)梭形說明滯回曲線的形狀非常飽滿，反映出整個(gè)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的塑性變形能力很強(qiáng)，具有很好的抗震性能和耗能能力。例如受彎、偏壓、壓彎以及不發(fā)生剪切破壞的彎剪構(gòu)件，具有良好塑性變形能力的鋼框架結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的P一△滯回曲線即呈梭形。弓形具有“捏縮”效應(yīng)，顯示出滯回曲線受到了一定的滑移影響。滯回曲線的形狀比較飽滿，但飽滿程度比梭形要低，反映出整個(gè)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的塑性變形能力比較強(qiáng)，節(jié)點(diǎn)低周反復(fù)荷載試驗(yàn)研究性能較好，能較好地吸收地震能量。例如剪跨比較大，剪力較小并配有一定箍筋的彎剪構(gòu)件和壓彎剪構(gòu)件，一般的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其滯回曲線均屬此類。反S形反映了更多的滑移影響，滯回曲線的形狀不飽滿，說明該結(jié)構(gòu)或構(gòu)件延性和吸收地震能量的能力較差。例如一般框架、梁柱節(jié)點(diǎn)和剪力墻等的滯回曲線均屬此類。Z形反映出滯回曲線受到了大量的滑移影響，具有滑移性質(zhì)。例如小剪跨而斜裂縫又可以充分發(fā)展的構(gòu)件以及錨固鋼筋有較大滑移的構(gòu)件等，其滯回曲線均屬此類梭形說明滯回曲線的形狀非常飽滿，反映出整個(gè)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的塑性變16.3.2多種受力狀態(tài)的滯回曲線1.配筋率r：對(duì)稱配筋時(shí)，提高r對(duì)構(gòu)件滯回特性和延性有明顯改善，捏攏緩解、耗能增強(qiáng)、剛度增大，均有利于結(jié)構(gòu)抗震。16.3.2多種受力狀態(tài)的滯回曲線1.配筋率r：對(duì)2.軸壓比n：提高軸壓比，滯回環(huán)出現(xiàn)嚴(yán)重的捏攏現(xiàn)象，骨線在峰值后迅速下降，延性較差。2.軸壓比n：提高軸壓比，滯回環(huán)出現(xiàn)嚴(yán)重的捏攏現(xiàn)象，骨3.短柱剪切：滯回環(huán)的捏攏現(xiàn)反復(fù)作用下形成X形裂縫。象嚴(yán)重，延性很差。在荷載3.短柱剪切：滯回環(huán)的捏攏現(xiàn)反復(fù)作用下形成X形裂縫。象嚴(yán)重4.剪力墻：隨剪跨比l=M

/Vhw的增大，滯回特性和延性有明顯改善?？煞职珘?、中墻、高墻。4.剪力墻：隨剪跨比l=M/Vhw的增大，滯回特性5.鋼筋與混凝土的粘能在荷載反復(fù)作用捏攏現(xiàn)象更嚴(yán)重，結(jié)-滑移：滯回環(huán)的延性更差。粘結(jié)性下顯著退化。5.鋼筋與混凝土的粘能在荷載反復(fù)作用捏攏現(xiàn)象更嚴(yán)重，結(jié)-滑6.梁柱節(jié)點(diǎn)：攏現(xiàn)象嚴(yán)重延性差。滯回曲線捏6.梁柱節(jié)點(diǎn)：攏現(xiàn)象嚴(yán)重延性差。滯回曲線捏16.3.3恢復(fù)力模型（Clough模型）Kr(1