構件的耗能能力常用等效什麽系數來表示如下:等效粘滯阻尼系數。
等效粘滯阻尼系數是壹個用來描述結構體系在受到外力作用時所表現出的耗能能力的參數。
隨著我國城市化進程的加快,現代建築向超高層、大跨度、重載工業廠房和地下建築方向發展,框架柱承擔的豎向荷載越來越大,但在實際工程中,為了滿足軸壓比限制的要求,設計人員常常又不得不增大柱子的截面尺寸,從而容易形成短柱(剪跨比小於2)。
甚至是超短柱(剪跨比小於1.5),如高層或超高層建築底部的鋼筋混凝土柱、支承大型鍋爐或煤鬥等設備的柱子以及房屋設有夾層、錯層出現的框架短柱等。鋼筋混凝土短柱的特點在於剛度大、延性差、耗能量小,難以在抗震工程中得到應用。
在水平地震力作用下,鋼筋混凝土框架柱同時承受著軸力、彎矩和剪力,是壹種偏壓剪構件,以至於地震作用中,短柱往往首先發生剪切脆性破壞,從而導致整個結構受到災難性破壞。
至今,國內外學者針對軸壓比對鋼筋混凝土柱的受力性能和破壞機理進行了大量的研究,分析其破壞過程和破壞現象。但以軸壓比為變化參數的試驗研究還很不系統,存在諸多問題:采取的軸壓比均比較低,軸壓比變化幅值不大,試驗對比少;
研究多集中在剪跨比大於2的長;而高軸壓比作用下的壓剪短柱,其試驗研究卻很少,軸壓比超限問題還有待於研究。
同時,由於混凝土材料本身的非均質性及其力學非線性,以及鋼筋/混凝土相互作用的高度復雜性,從而導致鋼筋混凝土短柱脆性壓-剪破壞還受到尺寸效應(Size effect)的影響。
20世紀80年代至90年代,國內外對鋼筋混凝土短柱的抗震性能的研究工作主要集中在截面尺寸為300以下的小尺寸試件。近年來,試驗研究中截面尺寸有所擴大,如何世欽等進行4個截面尺寸為700mm×700mm的鋼筋混凝土柱的擬靜力試驗,但軸壓比較小(僅為0.05)。
總體來說,對大尺寸鋼筋混凝土短柱特別是在高軸壓比作用下的抗震性能及尺寸效應依然還缺乏深入研究。
目前,限於大尺寸物理試驗的復雜性,隨著數值模擬技術日漸成熟與完善,數值模擬已經成為研究混凝土及鋼筋混凝土構件的斷裂破壞過程和宏觀力學性能的有效途徑,尤其是基於細觀數值手段來研究混凝土材料及構件層面的尺寸效應,已成為近年來研究者關註的重要方法之壹。
本文擬借助細觀數值模擬方法,以鋼筋混凝土短柱尤其是大尺寸鋼筋混凝土短柱為研究對象,主要研究軸壓比及截面尺寸對鋼筋混凝土短柱的抗震性能的影響機制與規律。