基于OpenSEES的钢筋混凝土深梁抗剪性能研究

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钢筋混凝土深梁构件目前主要应用于高层建筑物的转换梁、剪力墙结构的底层大梁、地下室墙壁和墙式基础梁等。各国学者虽已对其性能进行了一些研究,然而,由于钢筋混凝土深梁的抗剪机理复杂,影响因素较多,抗剪理论至今仍不完善,现行规范多是半理论半经验或经验公式,尚无清晰的抗剪模型,且适用性较差。因此,有必要对钢筋混凝土深梁抗剪性能进一步展开研究工作。首先,本文对钢筋混凝土深受弯构件的各种抗剪理论进行了概括总结,并讨论了各抗剪模型的优缺点,得出拉压杆模型理论更适于分析钢筋混凝土深梁的抗剪承载力,同时也介绍了拉压杆模型的基本原理和设计方法。其次,采用ETABS软件对已有简支钢筋混凝土深梁进行建模,接着采用OpenSEES的前处理程序ETO对模型进行设置,并将得到的命令流代码进一步校验,然后导入OpenSEES软件中运行分析。通过数值模拟得到的跨中荷载-挠度关系及荷载-纵向受拉钢筋应变关系与试验测量值的对比,吻合度良好,验证了有限元软件OpenSEES模拟钢筋混凝土深梁抗剪承载力的可行性和准确性。然后,运用OpenSEES软件对简支钢筋混凝土深梁进行了变参数模拟。通过改变混凝土强度等级、纵向受拉钢筋直径、构件跨度和加载位置,研究了在集中荷载作用下,混凝土强度、纵筋率、跨高比及剪跨比对钢筋混凝土深梁抗剪承载力的影响。研究表明:深梁的抗剪承载力随着混凝土强度的提高而增大,但提高幅度较小;深梁的抗剪承载力随着纵筋率的提高而增大,但提高幅度有限;跨高比对深梁抗剪承载力的影响很小;深梁的抗剪承载力随着剪跨比的增大而减小,且当剪跨比在0.1~0.5范围变化时,深梁的抗剪承载力随着剪跨比的增大呈现出迅速降低的现象;当剪跨比在0.6~1.0变化时,这种关系效应会变得弱一些。最后,对基于我国规范的拉压杆模型的钢筋混凝土深梁抗剪承载力计算公式进行了修正,并结合算例与我国规范和美国规范进行比较,验证了修正公式的安全性和合理性。为我国钢筋混凝土深梁的设计提供了一种合理的计算方法,可供设计时参考。
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