和刚度不断下降。起始曲线的减弱过程由弱化参数λ控制,这是一个耗能的过程。在非延性柱中由于缺少足够的约束,并且轴压荷载更大,其耗能的能力要比延性柱小很多。模型参数需要校准到预期的水平。在分析时需计入重力荷载,并忽略轴向、弯曲、剪切变形之间的相互作用,而这些因素对高层建筑物的影响是十分明显的。
图2用非弹性弹簧模拟位于4层框架结构首层中的钢筋混凝土柱,其特点是:(a)单调;(b)循环。
表2中为非延性和延性的原型钢筋混凝土柱的建模参数。钢筋混凝土梁的属性也是类似的,它们在其他地方被列出。所有模型元件的属性值都取为为测试值的中值尽管原型梁和柱的建模参数已经考虑了构件端部的粘结滑移,但它们还是不能模拟到由于非延性框架锚固或搭接失效而引起的显着破坏。
同延性框架设计时限制节点剪切变形不同,非延性框架可能会有明显的剪切变形而加快倒塌过程。如图1所示,用非弹性弹簧来模拟节点的剪切行为,模型需遵循单调曲线和滞后原则(与图2中柱的图形类似)。参考了仅有极少横向钢筋的节点的数据,并结合了其他非延性特性,我们为节点剪切弹簧赋予了属性。不幸的是,可获取的不合格节点的数据是十分有限的。
节点剪切强度使用ACI318公式的改进版本进行计算,大小取决于节点尺寸(bj是节点宽度,h是节点高度)、混凝土抗压强度(fc′,单位:psi),约束系数(γ,取值
为12~20),公式为:V07γbjh。根据米特拉和罗斯的实验数据,我们引进了
07的修正系数。修正系数反映了具有抗震构造的节点与没有横向钢筋的节点剪切强度的差异。我们假定约束钢筋混凝土节点呈线弹性变化,但非延性钢筋筋混凝土却只有有限的塑性,其内外节点的最大塑性剪切变形分别为0015和0010。根据Pa
telides等人的研究数据,轴压比低于0095的节点可近似看做变形呈线性变化(至0轴轴向荷载最大值的0025)。现有数据表明,有效初始刚度大约会下降10。由于缺少足够的数据,我们假设钢筋混凝土梁柱的削弱特性是相同的。
表2为计算所得的钢筋混凝土框架的弹性基本周期,它反映了梁柱的开裂刚度(梁:035EIg;柱:035~080EIg)、节点尺寸和面板柔度。构件的有效刚度对应于达到屈服强度的40时的变形,并包括构件端部的粘结滑移。由于建模时采用的假定不同(有效刚度的取值差异和不考虑重力支撑系统),并且计算结构周期的公式偏于保守,所以计算出的周期会明显大于按其他简化公式的计算结果。
分析模型的非线性静态分析结果表明:现代的r