鋼筋混凝土構件的阻尼特性和地震破壞模型研究

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阻尼是結構基本動力特性之一，是影響結構動力反應的重要因素之一。阻尼不像質量和剛度一樣，有明確的、直接的測量方法和手段。所以在抗震設計中，長期以來存在著阻尼值的估計問題。在結構的振動中，各種響應都是阻尼的函數(shù)，能否正確估計阻尼，直接影響到結構動力分析結果的可靠性，阻尼值一個小的差異可能會導致結構響應上成倍的變化，甚至幾十倍的差異。隨著結構抗災能力要求提高和各種減災、隔震、減震技術的應用，結構固有的阻尼取值是否合理勢必影響到各種減災、隔震、減震技術的應用效果。因此，阻尼產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。由于阻尼機理的復雜，國內外現(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)象深入到本質的一種必要。阻尼耗能的多少是隨著結構的破壞程度而增加，所以阻尼耗能的多少就能反應出結構的損傷程度，而現(xiàn)行的破壞準則往往忽略了這一點。
本文的主要研究內容包括：
1．介紹阻尼的概念和研究意義。對國內外對阻尼的研究歷史和現(xiàn)狀進行了綜合的評述，分析了結構阻尼耗能的產生原因和阻尼耗能的分類。介紹了幾種常見的阻尼模型和相應的阻尼值確定方法。
2．從材料層次定義材料阻尼損耗系數(shù)J 。以鋼筋混凝土受彎構件為研究對象，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。認為鋼筋混凝土受彎構件在小振幅振動時，構件阻尼比與材料本身的阻特性和構件的截面形式以及構件上的周期性荷載類型有關。推導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件在三種簡諧荷載作用下的縱向應力傳遞（損耗）因子的表達式；并通過已有的阻尼實驗數(shù)據(jù)計算出幾種不同的混凝土強度、不同彈性模量、不同配筋率下對應的鋼筋混凝土材料的阻尼耗能系數(shù)。分析了該系數(shù)同三個變量之間的變化關系。