提高混凝土短柱抗震性能的研究.pdf
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1、李兰文等: 提高混凝土短柱抗震性能的研究 提高混凝土短柱抗震性能的研究 李兰文 , 王兆瑞 , 韩岩 ( 1 山东建筑大学 土木工程学院 济南2 5 0 1 0 1 ; 2 山东建大建筑规划设计研究院 济南2 5 0 0 1 4 ) 【 摘要l 大跨度、 大空间的建筑越来越多, 由于轴压比和梁高原因使得短柱频繁出现。短柱的抗震性能差 且现行规范没有明确指出提高短柱抗震性能的措施, 所以本文根据国内外试验研究 、 数值分析和对具体工程的试 验验证 , 针对提高短柱抗震性能的若干措施进行了整理分析。具体介绍了每种方案的处理方法原理和其抗震性 能 , 可为工程设计人员提供参考。 【 关键词】 混凝土
2、; 短柱; 抗震 【 中图分类号】 T U 3 7 5 3 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 3 ) 0 2 0 0 7 7 02 0 引言 随着对建筑物使用功能要求 的不断提高, 大空 间、 大跨度的钢筋混凝土结构出现的越来越多, 尤其 是图书馆、 储藏室、 设备运转层、 地下车库等, 由于本 身活荷载较大和跨度大造成梁的横截面高度增加和 混凝土柱的轴压比增大, 为满足抗震规范混凝土柱 轴压比的要求不可避免的需要增大柱的截面面积, 在 柱截面面积或梁高增加 的条件下容易形成剪跨 比 1 5的超 短柱 。 混凝土短柱在地震中的破坏大多属于脆性
3、破坏, 未按照“ 强剪弱弯” 的抗震设计要求出现破坏。在历 次地震灾害调查中发现 , 短柱通长先出现钢筋与混凝 土的粘结滑移破坏或剪切破坏 , 进而引起整个结构的 整体坍塌。面对钢筋混凝土短柱出现的频率不断加 大和自身抗震性能差的特点, 如何提高钢筋混凝土短 柱的抗震性能成了工程师们亟待解决 的问题。下面 就对目前钢筋混凝土短柱的抗震性能研究 和提高措 施进行简要分析。 1 提 高钢筋混凝土抗震性 能的若干措施 通过对短柱的破坏机理的研究, 受剪和受压承载 力的大小是决定抗震性能的主要因素。 1 1 提高受剪承载力 ( 1 ) 采用 复式螺旋 箍筋 ( 图 1 ) 。工程 设计人 员 根据抗震
4、规范 要求能很直接的采用螺旋箍筋和复 合箍筋以加强对内部混凝土的侧向约束以提高抗压 强度。但是后期试验发现, 在高轴压比和水平荷载作 用下普通复合箍筋有松扣的危险, 这可使混凝土受压 承载力骤然下降引起混凝土的突然压碎。采用复合 矩形螺旋箍筋和高强复式螺旋箍筋能很好 的解决这 一 问题 , 由于箍筋由一根钢筋连续弯折而成 , 防止了 松扣的危险, 提高了受压承载力和受剪承载力。 ( 2 ) x形配筋高强混凝土( 图 2 ) 。仅采用高强 混凝土和普通箍筋可以提高短柱的受压承载力, 但高 图1 复式螺旋箍筋 强混凝土的强度高且 比较脆, 变形性能差导致短柱的 延性差, 所以仅改变混凝土的强度等级
5、并不能提高短 柱的抗震性能。采用 x形纵筋和高强混凝凝土可以 解决这一问题 , 试验 表明, x筋反弯点位置对短柱的 抗震性能有较大影响, 离梁柱交界面一定距离时短柱 的抗震性能比较好且由于 x形配筋和箍筋对混凝土 有双重约束作用 , 混凝土的强度和极限变形有所增加 在往复荷载作用下与普通高强混凝土短柱相比, 滞回 曲线丰满 , 骨架曲线下降段平缓、 位移延性系数大、 耗 散能量能力强等有点。 图2 X形配筋高强混凝土短柱 ( 3 ) 钢骨混凝土柱和外包钢管混凝土柱( 图 3 ) 。通过对内部配置型钢短柱( S R C ) 、 外包钢管方形 短柱( S T R C ) 和普通短柱( R C )
6、 的滞回性能试验研究表 明, R c和 S R C的变形性能不能满足现行规范 的要 求 , 试验研究 发现对于承载能力, 钢骨承担部分轴 7 8 低温建筑技术 2 0 1 3 年第 2 期( 总第 1 7 6期) 力且钢的屈服强度是混凝土轴心抗压强度的数倍, 计 算轴压比可以考虑钢骨的影响, 相同的轴力作用下可 以有效减小柱子截面, 有效减小轴压比 S R C的受弯承 载能力高于 S T R C, 外包钢管短柱不能明显提高构件的 受剪承载力, 而对于延性和变形能力, S T R C要高于 R C 和 S R C , 但明显的缺点就是节点核心区构造较复杂且 对于施工技术要求比较严格。 型 钢 图
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