施工縫對(duì)框架結(jié)構(gòu)抗震性能的影響.pdf

1、在現(xiàn)代施工過程中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)往往不能完全實(shí)現(xiàn)混凝土的連續(xù)澆筑,所以必然在結(jié)構(gòu)某些部位留設(shè)施工縫。施工縫是實(shí)實(shí)在在存在的，但是施工縫的存在對(duì)于結(jié)構(gòu)的影響在很長(zhǎng)一段時(shí)間被人們忽略。雖然也有很少數(shù)的專家學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了部分研究,但是施工縫仍然沒有得到足夠的關(guān)注。在過去不久的汶川大地震中一些典型的施工縫震害現(xiàn)象引起了我們的關(guān)注。由于在實(shí)際施工過程中，施工縫的留設(shè)是比較粗糙的,施工縫的留設(shè)和處理方法在一定程度上破壞了結(jié)構(gòu)的完整性和連續(xù)性，從而其

2、并不能保障結(jié)構(gòu)具有很好的抗震性能，所以造成了我們所見的地震中大量的施工縫震害現(xiàn)象。雖然隨著人們關(guān)注程度的提高也有了一些關(guān)于施工縫的研究,但是大多數(shù)研究都只是以試驗(yàn)為主完成的，而對(duì)于施工縫的數(shù)值模擬是很少的。所以本文首先從留設(shè)施工縫的懸臂柱模擬為出發(fā)點(diǎn)，找到一種比較可行的方法來對(duì)施工縫進(jìn)行模型化，然后將其運(yùn)用于框架結(jié)構(gòu)，從而探討施工縫對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能的影響。本文中的框架結(jié)構(gòu)為兩層兩跨平面框架，在探討施工縫對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能影響上主要從骨架曲線，

3、延性，耗能能力以及剛度退化方面進(jìn)行了比較詳細(xì)的研究。
　　在考慮施工縫影響的懸臂柱數(shù)值模擬中，本文以兩組尺寸、材料、配筋形式、荷載完全相同的整澆柱與帶縫柱的試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用基于材料本構(gòu)關(guān)系的纖維模型對(duì)整澆柱及帶縫柱進(jìn)行數(shù)值模擬。兩組實(shí)驗(yàn)稱為Z3組和Z4組。在眾多的纖維模型軟件中，本文采用計(jì)算精度較高的結(jié)構(gòu)分析軟件OpenSees,該軟件能在纖維模型中考慮剪切效應(yīng)，為帶縫柱的模型化提供了有利條件。根據(jù)對(duì)試驗(yàn)現(xiàn)象及試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，

4、帶縫柱的模擬采用在柱中加入零長(zhǎng)單元來模擬施工縫界面，從而避免了接觸單元無(wú)法真實(shí)模擬截面鋼筋作用的缺點(diǎn)。施工縫的模型化主要從兩個(gè)方面進(jìn)行考慮，一是裂縫開展后縫界面處鋼筋的滑移，二是帶縫柱的剪切恢復(fù)力模型。在纖維模型中，采用非線性零長(zhǎng)截面單元，考慮縫面處鋼筋的滑移以及剪切恢復(fù)力模型來模擬帶縫柱的靜力非線性行為。通過模擬結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證數(shù)值模擬的可行性，提出一種施工縫模型化的方法，為后面施工縫對(duì)框架結(jié)構(gòu)抗震性能的影響的研究奠定基礎(chǔ)

5、。
　　從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和模擬結(jié)果的對(duì)比中可以發(fā)現(xiàn)，采用本文方法對(duì)施工縫進(jìn)行模型化，得到的模擬結(jié)果比較符合試驗(yàn)情況。對(duì)比結(jié)果表明：從滯回曲線以及骨架曲線中反映出的構(gòu)件性能，可知帶縫柱的強(qiáng)度和剛度退化都較整澆柱明顯，由于施工縫的存在使得施工縫成為構(gòu)件的薄弱環(huán)節(jié)，帶縫柱的延性明顯小于整澆柱。在此基礎(chǔ)上，本文對(duì)兩榀框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了數(shù)值模擬，其中一榀框架為無(wú)縫框架，另一榀為有縫框架，并且對(duì)兩組框架進(jìn)行了靜力反復(fù)荷載下的滯回分析。通過兩組框架結(jié)構(gòu)數(shù)

6、值模擬結(jié)果的對(duì)比，探討了施工縫對(duì)框架結(jié)構(gòu)抗震性能的影響。分析結(jié)果表明：在強(qiáng)度方面，施工縫的存在對(duì)結(jié)構(gòu)屈服荷載及最大荷載有一定的影響，屈服荷載影響較小而最大荷載影響較大，有縫框架最大承載力低于無(wú)縫框架；結(jié)構(gòu)延性方面，有縫框架延性低于無(wú)縫框架，說明施工縫的存在降低了結(jié)構(gòu)的延性；剛度方面，有縫框架的初始剛度小于無(wú)縫框架，有縫框架剛度退化幅度略大于無(wú)縫框架；耗能能力方面，施工縫的存在對(duì)結(jié)構(gòu)耗能能力的影響較大，有縫框架的耗能能力明顯低于無(wú)縫框架；