新型抗震钢筋性能分析

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1、建』筑工程科—技—黑信龙江总——新型抗震钢筋性能分析陈伟王慧(舍肥工业大学土木与水利工程学院，安徽合肥230009)摘要：提出了新型抗震钢筋的思想，应用ANSYS软件，采用数值仿真的方法．分析了新型复合抗震钢筋的本构关系、地震响应下的极限变形加以研究，使部分地震的能量消耗于复台材料的zn的变形中，采用beaml88模拟复合抗震钢筋，与普通钢筋相比较，说明抗震性能的优越性。关键词：ANSYS；新型抗震钢筋；极限变形钢筋混凝土结构在现实社会中占据着重要地位，人们也开始对混凝土结构的钢筋提l{

2、了抗震要求，对地震能量

3、的吸收潜力，往往以钢一筋所收的最大应力，最大应变和持续时间=i者的乘积(⋯、．1)来表征这个潜力，为此，对钢筋提出了更高的强度——廷l生匹配，高应变低周疲劳能等要求。人们已意识到必须从材料吸收能量方面来减少地震损失_f旦是，由于强烈破坏性地震的发生具有很大的偶然性以及破坏性原型及模型实验存许多难以解决的问题使得复合材料抗震性能的研究{导十分复杂。1Zn+钢筋抗震钢筋的没计方案结构一般采用水准设防的原则：在地震水平L地震荷载下，两种材料都处l『图1力学模型图2l#为普通钢筋材料，2鞋为zn材料图3模型弹二L：作范

4、围内。在地震水平II．地震荷载下，一种材料(钢筋)I=当前时间，丁=过去时间I：为单位张量。为蛉让可行性，节省试验费用，采用数值处于j陛l作范罔内，另一种材料(zn)进入塑性状ANSYS中描述粘弹积分核函数G(t)和K(t)参数仿真的方法分析抗震钢筋在地震波荷载下的反态进行耗能，第一种材料提供结构所需的恢复力。表示方式采用的Prony级数形式应，软件采用大型有限元通用软件ANSYS。V在地震水平IfL地震荷载下，钢筋、zn都进用Pr(，ny级数表示粘弹性属性的基本形式为：分别为锌和钢筋的体积分数，E=EV+En

5、。r、入塑性Zn发生断裂胆钢筋没有发生断裂，变彤小(1一V)。这是理想状态时的情况，实际上由于于允许I直封勾没有倒塌。()～一十∑i=2。ttJ【2)界面结合强度，非线性等原冈，弹性模量的实际在交变载荷作Jf】下，应力存传播过程中逐渐值与理论有偏筹，工程上往往用一个修正系数K(，)：+exp『_tl(3)衰减。低应力、小幅振动的情况下，内层材料znK(K≤1)，实际弹性模量为：E=K【EVE的高阻尼杼l生使整个结构的振动在较短距离内衰其中，GG是剪切模量，K是体积(1-V)1。虽然弹性模量下降了，但是具有更强减

6、到较低的数值。在高』、力、大振幅的情况下，内部模量，r和是各Prony级数分量的松弛时间的耗能性，zn和Fe的复合材料具有滞回耗Zn提供充分的变形能力，保证结构的整体安全。这fRelativetime)。冉定义下面相对模量fRelative能的作用吉林大学刘勇兵教授等人已做过种复合结构材料的另外一个优是，将有效地防止modulus)，研究，目前这种复合材料主要用做阻尼器。结构在压应力和压弯复合应力作用下的局部屈服G

7、Go

8、4、复合材料模型本文引用文献【8】，材料采用钢失稳。提高rZ，ZA"Z的整体刚度和安拿陛。

9、a一K／K。(53筋弹性模量为2el1，泊松比取0．3，得出应力对于材料城振陛能，振动衰减较小时川内耗其中，，分别为粘弹性材质的瞬态模应变曲线，在应力较小时锌和铁处于弹性一O和对数衰减率8来衡量，而振动衰减较大时用量，并定义式如下：起作用，随着应力增到锌断裂，普通钢筋工SDC(Spe(ificDampingCapacit。钢铁材料的SDCG(0)=G+∑q【6)作。约1～3％，锌合金和锌基复合材料比钢铁材料高得3新型抗震钢筋数值试验模型的建立多。本论文工作将把高减报陛和高刚度同时赋予=(，：=o)=+∑(／J3

10、．1模型的建抗震钢筋在ANSYS中，Prony级数的阶数和可由于体单元刚于细长的钢筋网格划分后2力学本构理论模型以不必相同，当然其中的松弛时间和也不必单元过多，造成计算时问加长，用于钢筋计算不服役过程中加载该结构材料上的静载荷由材相同。合理本文提出采用beam188，ANSYS单元库中料的刚性部分钢铁承受，按常规设计，只要界面合对于粘弹}生问题，粘弹体的泊松比一般是取的beam

11、88，具有复合截面的功能，即用户可以理就可以保证结构的静强度。因为采用基于材料的为时间的函数=(f)。不过有时情况允许也可近根据需要定

12、义任意形状的截面，并对截面的不恢复力模型这比基于截面自恢复力模型更精确，采似设为常数同部分赋予小问的材料，所以beaml88模拟普用流变学模型中的kelvin模型其本构关系为∞)一(8)通钢筋和复合钢筋都是理想的选择。【『=Ee+T1e，力学模型如图1。模型截面如2所示，直径为25mm的复钢筋滞同幔采用一维的kelvin模型，合钢筋，锌半径2ram，输入钢筋阻尼比2％和锌(r)：3【1