配hrb500钢筋的混凝土框架结构抗震性能研究

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1、配HRB500钢筋的混凝土框架结构抗震性能研究第一章绪论1.1研究背景自改革开放以来，建筑业一直以来都是我国国民经济的支柱产业。有统计表明，我国建筑业规模已经成为全球之最，是建筑耗材量最大的国家，每年消耗木材、钢铁和水泥量均占全球总量的50%以上。在国内，建筑业是则已成为我国能耗最大的行业，超过全社会耗能总量的40%，是资源消耗量较大的行业之一。与此同时，建筑材料的生产过程也导致严重的大气和河流污染。由此可见，我国建筑业已成为影响我国社会和全球社会可持续发展的决定性因素之一。在我国已签署京都协定书的形

2、势下，我国建筑业面临切实落实节能减排目标的严峻挑战。大力推广绿色建筑、节能建筑，实现建筑业可持续发展，是十二五期间我国建筑业迫切需要解决的重要问题。目前我国建筑物的结构材料以钢筋混凝土为主，我国各大钢铁企业的产钢主要被运送到各个建筑工地，约占全部钢材产量的一半。我国要实现可持续发展的目标，就必须调整建筑耗能现状，其中大力推广应用新型高强高性能钢筋，走节约型发展道路不失为一个好方法。推广高强高性能钢筋的应用有很多益处，除了可以节约材料以达到节能减排的目的外，还能让广大建筑工程受益：降低运输费用、减少现场

3、施工量、减小节点处由于钢筋密集所造成的施工难度、保证混凝土浇捣质量。因此，大力推广应用高强高性能钢筋很有必要。......1.2HRB500钢筋的力学性能HRB500钢筋是我国近年完成研发的新型热轧带肋钢筋，与传统钢筋制造工艺类同，在原含Mn、Si的低合金钢中惨入V、Nb、iT等多种微量元素从而发生相变而形成，强度得到提高的同时保留了延性好等特点[1]。用于抗震混凝土结构中的钢筋，需要具备良好的延性，以保证当建筑物受到地震作用发生变形时，受力钢筋能够产生充分的塑性变形，耗散传递到结构上的地震能量，同时

4、需要保证其一定的强度储备而不断裂，从而使建筑结构具备较稳定的抗震承载能力。为此我国最新修订的《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)[2]中对抗震混凝土结构中选用的钢筋的延性指标有明确的规定：用于抗震混凝土框架结构的钢筋，其屈强比不应小于1.25；另外钢筋的屈服强度实测值与规范标准值的比值不应小于1.3，且钢筋的总伸长率不应小于9%另外最新修订的《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》(GB1499-2007)[3]则对HRB500钢筋的力学性能指标有以下规定：实测屈服强度不小于500Mpa，抗拉强度不小

5、于630Mpa，断后伸长率不小于15%，最大力总伸长率不小于7.5%。以济钢为代表的多家国内钢铁集团现今已经研发出符合规范对抗震钢筋要求的HRB500钢筋产品并投入到工程当中。其中以济钢集团第一炼钢厂生产的HRB500钢筋为例，其以规范的性能要求为目标，对钢筋的力学性能进行试验检查，得出结果如表1-1所示，表明500MPa级钢筋的实际性能符合规范要求，能达到预期的目标。.......第二章基于结构非线性分析程序OpenSEES的数值模拟2.1程序概述OpenSEES全称OpenSystemForEar

6、thquakeEngineeringSimulation。作为一个地震模拟开放系统，它的开发被用于建筑结构、桥梁结构和岩土工程的非线性动力分析等抗震分析。开放的程序软件体系使它从开发以来就不断加入由各国高校和科研机构添加的最新研究结果，包括更高效的算法，更准确的材料本构和单元类型。如我国清华大学的陆新征教授就基于OpenSEES开发了能够更准确模拟剪力墙等壳体的分层壳剪力墙单元。来自全球的共同开发使得OpenSEES能够不断提升和发展，已成为一个功能全面且强大的系统，代表了当今土木工程抗震领域的发展前

7、沿，这也符合美国国家自然科学基金（NSF）的资助目的，和美国加州伯克利分校的研发初衷。OpenSEES程序不仅能为本次研究提供可靠、准确的非线性动力弹塑性时程分析，获取配置HRB500钢筋的混凝土结构的地震反应特点，并与配置HRB335钢筋的混凝土结构的地震反应作对比，而且其静力非线性分析和模态分析等功能也成为本次分析研究的有效辅助力量。......2.2OpenSEES中混凝土结构数值分析模拟的实现与其他通用有限元软件类似，OpenSEES的核心功能区由三部分组成[29]，分别是有限元模型的前处理模

8、块（ModelBuilder），计算模块（Analysis）和数据后处理模块（Recorder）。其中影响模拟分析的最关键因素为有限元模型的前处理，涉及材料本构、截面划分及单元选择及划分等几个方面。下面将主要针对有限元分析的前处理模块，即建模模块去详细介绍本文分析所涉及的OpenSEES有限元建模的过程与重点。材料本构的选择是影响混凝土结构非线性数值模拟的关键因素之一，决定着模拟结果的可靠程度。以下分别介绍本文所采用的，且为近年研究的最为广泛和成熟的混凝