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以往的震害调查显示,大量老旧桥梁或房屋结构中不满足当前规范构造要求的钢筋混凝土柱,在地震发生时可能产生严重的破坏甚至发生倒塌。这类构件由于配箍率过低、箍筋间距过大、横向约束水平低等原因造成抗剪承载力或侧向变形能力不足,无法满足强烈地震对结构的变形需求,导致剪切破坏的产生。随后,侧向变形的增大将导致构件产生显著的强度和刚度退化,最终构件在重力荷载作用下丧失承载能力而倒塌。
本文主要目的是采用合理的宏单元分析模型对可能发生剪切破坏钢筋混凝土柱在地震作用下的受力变形行为进行模拟。试验研究显示钢筋混凝土柱在侧向荷载作用下的总侧向变形由弯曲变形、由滑移引起的变形、剪切变形三种变形分量组成。这三种受力变形机制的相互作用决定了钢筋混凝土柱在水平荷载作用下的受力变形反应。
本文先从理论上分别对这三种变形机制进行阐述,并采用MATLAB编写计算程序对各分量变形反应进行分析评估,通过与试验数据对比选择最合理的各分量数值计算方法。本文随后在各分量模型组合的基础上提出了整体分析模型来计算钢筋混凝土柱在侧向荷载作用下的荷载总变形反应,并分别对弯曲、剪切和弯剪破坏模式的钢筋混凝土柱的受力变形反应进行分析。计算结果与试验数据的对比表明,采用本文提出的模型分析各类破坏模式下的钢筋混凝土柱受力变形总反应及各分量反应,计算结果精确性能得到充分保证。因此,模型适用于各类破坏模式尤其是剪切破坏模式的钢筋混凝土柱的抗震性能评估。