鋼筋混凝土構(gòu)件的阻尼特性和地震破壞模型研究.pdf

1、本文論述了鋼筋混凝土構(gòu)件的阻尼特性和地震破壞模型研究。 阻尼是結(jié)構(gòu)基本動力特性之一，是影響結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)的重要因素之一。阻尼不像質(zhì)量和剛度一樣，有明確的、直接的測量方法和手段。所以在抗震設(shè)計中，長期以來存在著阻尼值的估計問題。在結(jié)構(gòu)的振動中，各種響應(yīng)都是阻尼的函數(shù)，能否正確估計阻尼，直接影響到結(jié)構(gòu)動力分析結(jié)果的可靠性，阻尼值一個小的差異可能會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)響應(yīng)上成倍的變化，甚至幾十倍的差異。隨著結(jié)構(gòu)抗災(zāi)能力要求提高和各種減災(zāi)、隔震、減震

2、技術(shù)的應(yīng)用，結(jié)構(gòu)固有的阻尼取值是否合理勢必影響到各種減災(zāi)、隔震、減震技術(shù)的應(yīng)用效果。因此，阻尼產(chǎn)生機(jī)理和阻尼合理取值的研究成為了工程界一個迫切需要解決而棘手的研究課題。由于阻尼機(jī)理的復(fù)雜，國內(nèi)外現(xiàn)在對阻尼的認(rèn)識和理解還停留在阻尼現(xiàn)象的表面。從材料和構(gòu)件層面來研究阻尼問題是使阻尼研究從現(xiàn)象深入到本質(zhì)的一種必要。阻尼耗能的多少是隨著結(jié)構(gòu)的破壞程度而增加，所以阻尼耗能的多少就能反應(yīng)出結(jié)構(gòu)的損傷程度，而現(xiàn)行的破壞準(zhǔn)則往往忽略了這一點(diǎn)。

3、基于此，進(jìn)行了如下研究工作： 1．介紹阻尼的概念和研究意義。對國內(nèi)外對阻尼的研究歷史和現(xiàn)狀進(jìn)行了綜合的評述，分析了結(jié)構(gòu)阻尼耗能的產(chǎn)生原因和阻尼耗能的分類。介紹了幾種常見的阻尼模型和相應(yīng)的阻尼值確定方法。 2．從材料層次定義材料阻尼損耗系數(shù)J 。以鋼筋混凝土受彎構(gòu)件為研究對象，對其在振動中的阻尼耗能問題進(jìn)行了研究，分析中把阻尼耗能看成是一種空間分布的能量損失。認(rèn)為鋼筋混凝土受彎構(gòu)件在小振幅振動時，構(gòu)件阻尼比與材料本身的阻尼

4、特性和構(gòu)件的截面形式以及構(gòu)件上的周期性荷載類型有關(guān)。推導(dǎo)了常見三種截面形狀的截面形狀（損耗）因子和矩形截面受彎構(gòu)件在三種簡諧荷載作用下的縱向應(yīng)力傳遞（損耗）因子的表達(dá)式；并通過已有的阻尼實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計算出幾種不同的混凝土強(qiáng)度、不同彈性模量、不同配筋率下對應(yīng)的鋼筋混凝土材料的阻尼耗能系數(shù)。分析了該系數(shù)同三個變量之間的變化關(guān)系。 3．研究了結(jié)構(gòu)損傷有限元建模中的阻尼問題。建議以“阻尼損傷”的提法表述損傷時阻尼的變異，并在此基礎(chǔ)上給出了

5、伴生阻尼損傷和材料阻尼損傷的定義。提出了一種同時考慮材料阻尼損傷和伴生阻尼損傷的阻尼損傷建模方法。探討了幾種不同損傷建模路線對阻尼損傷建模能力，并通過數(shù)值算例進(jìn)行了比較。計算還揭示了局部剛度損傷對結(jié)構(gòu)局部阻尼特性、振動能量分布和阻尼耗能行為的影響。結(jié)論建議，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)損傷建模時應(yīng)同時計及剛度損傷和阻尼損傷，并采用合適的損傷建模路線來進(jìn)行。 4．分析了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在彈塑性地震反應(yīng)過程中的阻尼耗能的分布和特點(diǎn)。對國內(nèi)外現(xiàn)有的幾種結(jié)