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基于CTM和Beam-Column Joint Element的梁柱节点核心区抗剪仿真

2020-07-21唐智强黄世涛

土木工程与管理学报 2020年3期
关键词:方向变形模型

唐智强,黄世涛,马 健

(华中科技大学 土木工程与力学学院,湖北 武汉 430074)

钢筋混凝土梁柱节点的抗震能力是决定框架结构破坏形态和整体地抗震破坏性能的关键因素,其抗震能力的计算和仿真也一直是框架结构整体抗震性能的重点和难点[1]。在诸多钢筋混凝土梁柱节点抗剪强度计算理论模型、钢筋混凝土梁柱节点核心区单元模型、钢筋混凝土梁柱节点抗震仿真分析软件和平台中,目前应用最广泛的是美国华盛顿大学Lowes和Mitra两位学者提出基于转动铰模型的二维平面超级节点单元模型(Super Model),及其基于OpenSees平台下建立的Beam-Column Joint Element单元和仿真计算程序[2~4]。该模型计算的前置条件和最关键参数是需要根据理论计算模型确定钢筋混凝土梁柱节点核心区的理论抗剪强度应力应变本构,Mitra推荐采用斜压杆法(Compression Strut Model,CTM)[5]或斜压场法(Modified Compression Field Theory,MCFT)[6]进行计算。

为研究基于CTM和Beam-Column Joint Element单元的钢筋混凝土梁柱节点核心区抗震仿真计算,本文先分析了CTM的计算原理和局限性,并对原计算模型进行调整。之后通过一系列试验数据验证了调整前后模型在常规参数组合下计算结果与试验结果均基本一致。之后通过计算基于核心区配箍率、主梁配筋率、钢筋强度、轴压比共4个参数耦合下共计2560个模型,并通过参数分析得出调整前后CTM在不同参数下核心区抗剪强度的变化规律。最后通过对比参数分析计算规律与试验计算规律,证明调整后模型更为准确。

1 CTM简介

图1为CTM的计算简图[5]。根据钢筋混……

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