高强钢筋高强混凝土柱的非线性数值分析

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1、第20261卷0年第32月期Journa沈lof阳Sh建eny筑ang大Ji学anz学hu报Uni(ver自sit然y(科Nat学ura版lSc)ience)Mar．2O10Vo1．26．No．2文章编号：1671—2021(2010)02—0244—06高强钢筋高强混凝土柱的非线性数值分析阎石，季保建，陈鑫(1．沈阳建筑大学土木工程学院，辽宁沈阳110168；2．大连理工大学土木水利学院，辽宁大连116024)摘要：目的研究配有高强钢筋的高强混凝土柱的抗震性能．方法采用OpenSees开放式软件对配有高强钢筋的高强混凝土柱进行非线性有限元分

2、析，并将计算结果与同等参数条件下的拟静力试验进行了对比．对影响柱子延性的主要因素进行了Pushover分析．结果得到方型截面试件和圆型截面试件的滞回曲线、位移延性系数、屈服位移、屈服力和最大抗力，数值分析和试验结果吻合程度较好，还得出了轴压比、含箍特征值、纵筋对柱子延性的影响．结论利用基于OpenSees的有限元分析方法，能够有效地对配有高强钢筋的高强混凝土柱构件进行抗震性能的非线性分析．可以辅助性地利用OpenSees研究该类型构件的抗震性能．关键词：高强钢筋高强混凝土柱；OpenSees软件；非线性数值分析；延性中图分类号：TU352．1

3、文献标志码：A近10年来，高强混凝土的分析理论和工程应线，并与试验结果进行对比，发现数值分析结果和用均得到突飞猛进的发展⋯，尤其是在混凝土材试验结果拟合较好，证明了采用OpenSees软件对料和结构延性的提高等方面取得显著的进展．在高强混凝土柱进行非线性数值分析方法的有效诸多成果中，利用配置高强度横向钢筋的方法，使性，并且利用OpenSees对影响柱子延性的各个主核芯混凝土处于三向受压状态，间接提高高强混要因素进行了Pushover分析，得出了轴压比、含凝土框架结构延性，取得丰硕的成果』．主要体箍特征值、纵筋对柱子延性的影响．现在三个方面：一

4、是进行横向钢筋约束效果的研1OpenSees软件及模型参数的确定究，重点考虑配箍特征(强度和配筋量)对核芯混凝土的约束效果，在此基础上，建立本构模型；二OpenSees软件是由美国国家自然科学基金是进行了大量的构件级别的试验验证，其中以轴(NSF)资助，西部大学联盟“太平洋地震工程研向受压和横向拟静力试验为主，重点研究构件延究中心”(PacificEarthquakeEngineeringResearch性的大小及影响因素；三是开展数值分析，其中采Center，简称PEER)主导，加州大学伯克利分校为用平面假定条件下的分层或条带分析法或有限元

5、主研发而成的，用于结构和岩土方面地震反应模分析法．拟的一个较为全面且不断发展的凝土结构和岩土笔者利用开放式的有限元分析软件OpenS—结构的地震响应分析，已经成为具有很大影响力ees(OpenSystemforEarthquakeEngineeringSim—的结构分析软件J．ulation，简称OpenSees)软件，对配有强度等级为1．1材料模型简介1470硼Pa和混凝土强度等级分别为C60和C90在OpenSees软件中有多种钢筋单元和混凝的圆形截面柱和方形截面柱，进行在相同拟静力土单元．钢筋单元比较简单，经过对OpenSees单加载制

6、度下非线性有限元分析，得到结构的位移元库中钢筋单元的比较，钢筋采用Steel02单元延性系数、屈服位移、屈服力、最大抗力和滞回曲(见图1)．收稿日期：2009—11—05基金项目：辽宁省自然科学基金项目(20052005)作者简介：阎石(1962一)，男，教授，博士研究生导师，主要从事结构工程抗震方面的研究第26卷阎石等：高强钢筋高强混凝土柱的非线性数值分析Legendre积分方法只有随积分点数目增加，才能逐渐接近单元的端部截面，而后一种方法保证始终有两个积分点位于单元的端部截面¨．鉴于非线性反应过程中主要的非弹性变形通常集中出现在单元的端部

7、截面上，为了更好地模拟构件的非线性反应特点和规律，OpenSees程序中推荐优先使用Gauss—Lobatto数值积分方法．具有m个积分控制点的Gauss—Lobatto方法为1m-Ir——，：f．g()=W。g(一1)+∑Wig(i)+一1i=2图1钢筋模型本构关系．Wg(1)，(2)混凝土采用Concrete02单元(见图2)，其受利用式(2)进行数值积分．压时的骨架曲线采用Scott等人扩展后的Kent—式中：i与单元的积分控制点截面相对应；w是相Park模型一引．应位置处的积分权重系数．根据文献[11]，m个积分控制点的Gauss—L

8、obatto数值积分方法具有应力【2m一3次代数精度．笔者取5个积分点，7次代数E，c’●’精度．积分点节点—巨二．．一。。⋯⋯．图2混凝土单调加载骨架曲线修正后的