变轴力下钢筋混凝土柱的抗震性能分析(4)

变轴力下钢筋混凝土柱的抗震性能分析

峰值承载力明显降低，且降低幅度随着轴力最大变化幅值的增大而增大（即Case3小于Case2）。Case1、Case2、Case3的累计滞回耗能分别为100.8、55.6、52.2 kN-m，可见在变轴力情况下RC柱的耗能能力显著减小，而Case2和Case3的耗能能力相当。

（2）与定轴力Case1相比，非耦合型变轴力下Case4～Case7（图3(c)～(f)）的刚度和峰值承载力也明显降低，虽然不出现某个加载向（如负向加载）刚度及承载力整体急剧下降现象，但非耦合型变轴力下表现出不稳定特征，曲线变得不光滑。Case4～Case7的累计滞回耗能分别为44.3、44.5、47.3 、47.2kN-m，可见非耦合型变轴力下柱子的累计滞回耗能不到定轴力下（100.8）的1/2，而Case4～Case7的峰值承载力和滞回耗能基本相近。

（3）综合比较图3中各曲线可知，若直接采用以结构动力过程中RC柱承受的最大轴力为恒轴力的滞回特性来代替RC柱的滞回特性（即用Case1代替其他6种情况），显然过高估计RC柱的耗能能力，不能真实反映其实际受力特性，甚至会导致偏于不安全的结果。

(a) Case2 vs. Case1 (b) Case3 vs. Case1

(c) Case4 vs. Case1

(d) Case5 vs. Case1 (e) Case6 vs. Case1 (f) Case7 vs. Case1

图3 不同轴力形式下试件YW0数值计算结果的比较

Fig.3 Comparison of simulation results of YW0 under various style of axial loading

4 等代定轴力

由表1可见，地震中框架柱轴力的变化过程随地震波的不同而异。这种轴力变化过程的随机性使得预先准确预测某次地震中RC柱轴力变化的真实过程变得不可能，而且复杂的轴力变化过程在目前框架柱的静力及拟静力试验研究中也难以实现。为使静力及拟静力试验研究和相关计算分析能更为准确地反映实际结构中RC柱在变轴力下的滞回特性，本文提出RC柱等代定轴力方法，具体方法如下：选取多条地震波（同时包括横波和纵波）对相应的实际结构进行动力分析，得到RC框架柱的轴力变化过程，并用最大轴压力进行归一化得到相对轴力neq，取相对轴力的最大值和最小值的平均值eq与RC柱最大轴力N0的乘积作为等代定轴力。

对于表1中4条地震波作用下某RC框架结构中框架柱的分析结果，eq=0.55，乘以前

按该等代定轴力进行RC柱滞回特性述YW0试件的试验最大轴力N0所得到的等代定轴力，

分析，与变轴力下的分析结果对比见图4。由图可见，当实际最大轴压比达0.44时，等代定轴力下RC柱的刚度、承载力均与变轴力情形的结果保持很好的一致性，且累计滞回耗能为46.2 kN-m，与变轴力Case4～Case7接近。