鋼筋混凝土受彎構(gòu)件振動中的阻尼耗能和破壞模型研究.pdf

1、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、

2、減震技術(shù)的應(yīng)用效果。因此，阻尼產(chǎn)生機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。由于阻尼機理的復(fù)雜，國內(nèi)外現(xiàn)在對阻尼的認識和理解還停留在阻尼現(xiàn)象的表面。作者認為從材料和構(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。 本文的主要研究內(nèi)容包括：1.對國內(nèi)外對阻尼的研究歷史和現(xiàn)

3、狀進行了綜合的評述，認為由于阻尼而消耗的能量稱之為阻尼耗能，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。 2.通過相關(guān)的試驗數(shù)據(jù)分析，分析了基本周期與建筑高度、層數(shù)的關(guān)系式，其中基本周期與建筑層數(shù)的相關(guān)性最大，通過與文獻[26]提供的周期計算公式的算例分析，驗證了本文提出的基本周期與建筑層數(shù)關(guān)系式；分析建筑高度、層數(shù)、周期對阻尼比的影響，得出振型阻尼比隨著建筑高度、層數(shù)和周期的變化沒有明確趨勢和規(guī)律的結(jié)論；分析了其他各階振型阻

4、尼比與基本振型阻尼比的關(guān)系，得出了其他各階振型阻尼比與基本振型阻尼比的關(guān)系式；探討了在低幅值震動和強震中合理阻尼比的取值。分析了結(jié)構(gòu)動力時程分析中常用阻尼模型，提出了修正的瑞利阻尼模型；針對復(fù)合阻尼結(jié)構(gòu)型式的大量應(yīng)用，提出了復(fù)合阻尼結(jié)構(gòu)阻尼比的確定方法。 3.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，研究了受彎構(gòu)件阻尼耗能與振動應(yīng)力幅值、混凝土強度等級、配

5、箍強度和最大剪應(yīng)力的關(guān)系，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)件在三種諧荷載作用下的縱向應(yīng)力傳遞(損耗)因子的表達式；并通過相關(guān)的試驗資料確定了振動應(yīng)力幅值系數(shù)n和阻尼耗能系數(shù)J。 4.基于阻尼耗能和破壞程度的分析，提出了考慮阻尼耗能和延性指標(biāo)的雙參數(shù)破壞準(zhǔn)則，由相關(guān)的試驗資料驗證了基于阻尼耗能和延性指標(biāo)的雙參數(shù)破壞準(zhǔn)則中的參數(shù)α和β，根據(jù)相關(guān)試驗驗證了該破壞準(zhǔn)則的可靠性，分析了破壞指數(shù)與阻尼耗能的關(guān)系。