大尺寸钢筋高强混凝土柱的轴心受压性能.pdf
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1、第 43 卷 第 5 期 2013 年 3 月上 建筑结构 Building Structure Vol 43 No 5 Mar 2013 大尺寸钢筋高强混凝土柱的轴心受压性能 * 符佳, 杜修力, 张建伟 ( 北京工业大学城市与工程安全减灾省部共建教育部重点实验室,北京 100124) 摘要钢筋混凝土构件存在尺寸效应现象, 为了解大尺寸钢筋高强混凝土柱的轴心受压性能及其尺寸效应规 律, 使用 40 000kN 多功能压力机进行不同几何尺寸和不同配箍率的钢筋高强混凝土柱轴心受压性能试验。在试 验基础上, 对比分析了不同几何尺寸、 不同配箍率的各试件破坏特征、 极限承载力和变形。结果表明, 大尺
2、寸钢筋 高强混凝土柱轴心受压承载力具有一定的尺寸效应, 变形能力尺寸效应明显, 配箍率对其承载力及变形能力存在 不同程度的影响。 关键词钢筋高强混凝土柱;配箍率;轴心受压性能;尺寸效应;单调加载试验 中图分类号: TU398. 7文献标识码: A 文章编号: 1002- 848X( 2013) 05- 0077- 05 Mechanical properties of large- size high- strength reinforced concrete columns under axial compression Fu Jia,Du Xiuli,Zhang Jianwei ( Key
3、 Laboratory of Urban Security and Disaster Engineering of Ministry of Education, Beijing University of Technology,Beijing 100124,China) Abstract: In order to reveal the size effect law and the axial compression performance of large-size high-strength reinforced concrete columns,axial compression exp
4、eriments of high-strength reinforced concrete columns with different geometric dimensions and stirrup ratio were carried out under 40 000kN multi-function press Based on the experiments,the failure characteristic,the ultimate bearing capacity and the deformation of large-size high-strength reinforce
5、d concrete with different geometric dimensions and stirrup ratio were obtained The results show that as to high-strength reinforced concrete columns with stirrups under axial loading,size effect exists in maximum carrying capacity and deformation capacity Stirrup ratio has varying degrees of impact
6、on maximum carrying capacity and deformation capacity Keywords: high-strength reinforced concrete column;stirrup ratio;axial compression performance;size effect;monotonic loading test * 国家自然科学基金重点项目( 50838001) , 北京市优秀人才培养项 目( 20081D051500182) , 北京市高校中青年骨干人才培养计划资助 项目( PHR201108009) 作者简介: 符佳, 博士研究生, E
7、mail: grace516 emails bjut cn。 0引言 钢筋混凝土柱是钢筋混凝土结构最基本的竖向 承重构件, 随着近年来超高层建筑和大跨度建筑、 桥 梁的剧增, 钢筋混凝土柱的截面尺寸越来越大, 混凝 土强度越来越高。试验及工程实践证实混凝土材料 本身具有明显的尺寸效应 1- 5。同时, 由于纵筋、 箍 筋的存在, 钢筋混凝土柱还可能存在构件层次的尺 寸效应。受试验条件的限制, 已有钢筋混凝土柱尺 寸效应试验研究和数值模拟 6- 10, 其截面尺寸主要 集中在 300mm 以下的小尺寸试件, 未能对符合工程 实际的大尺寸钢筋混凝土柱展开研究。本文在文献 10 普通强度混凝土柱轴压
8、性能尺寸效应试验研 究基础上, 进行大尺寸钢筋高强混凝土柱轴心受压 性能的试验研究, 揭示其尺寸效应规律。 1试验概况 1. 1 试件设计 设计 2 组钢筋混凝土柱, 其纵筋配筋率均为 1. 5% , 体积配箍率分别为 0. 65% 和 1. 20% , 每组试 件按几何相似关系设计 4 种不同截面尺寸, 试件编 号以 NM 系列和 MS 系列区分不同配箍率试件, 同 一设计参数的试件制作 2 个, 具体设计参数及编号 见表 1。箍筋为 HPB235 级钢筋, 同一系列中, 由于 试件尺寸和纵筋常用直径的限制, 配箍形式不能完 全一致, 但其体积配箍率保持一致。试件 NM800, NM600,
9、 NM400, MS800, MS600 和 MS400 的纵筋采 用 HRB335 级钢筋, 试件 NM200 和 MS200 的纵筋按 等强度设计原则采用 HRB400 级钢筋, 钢筋的材料 力学性能实测值列于表 2。各试件的配筋情况见图 1。混凝土设计等级为 C65, 骨料最大粒径 25mm。 试件制作完成 8 个月后进行试验, 其同条件混凝土 立方体抗压强度实测值为 65. 8MPa, 棱柱体抗压强 度实测值为 45. 5MPa, 峰值压应变为2 530。 1. 2 测试方案 试验采用北京工业大学工程结构实验中心的竖 建筑结构2013 年 试件设计参数及极限承载力实测值和计算值的比较表
10、 1 试件编号 设计 相似比 实测截面尺寸 /mm 配箍率 /% 保护层厚度 /mm 极限承载力 实测值 /kN 极限承载力 计算值 /kN 极限承载力 相对误差 /% 相对误差均值 /% NM800- 14804 8050. 654037 881. 828 949. 2 24 17. 5 NM800- 24800 8000. 654032 241. 428 818. 2 11 NM600- 13602 6020. 663020 229. 316 283. 2 20 23. 5 NM600- 23604 6030. 663022 409. 016 332. 3 27 NM400- 12403
11、4030. 65209 038. 57 482. 9 17 22. 5 NM400- 22403 4030. 652010 335. 27 482. 9 28 NM200- 11200 2000. 66102 178. 81 830. 6 16 13. 5 NM200- 21200 2000. 66102 061. 21 830. 6 11 MS800- 14799 8031. 204038 966. 828 883. 6 26 25. 0 MS800- 24803 8061. 204038 391. 529 113. 8 24 MS600- 13608 6031. 203023 819. 4
12、16 505. 3 31 31. 5 MS600- 23600 6001. 203023 988. 916 234. 1 32 MS400- 12402 4001. 202010 947. 77 466. 5 32 29. 5 MS400- 22401 4011. 202010 270. 57 466. 6 27 MS200- 11200 2001. 20102 359. 11 871. 6 21 20. 0 MS200- 21200 2001. 20102 305. 21 871. 6 19 钢筋材料力学性能实测值表 2 直径 /mm 钢筋 等级 使用 位置 屈服强 度 /MPa 极限强 度
13、 /MPa 屈服应 变 / 断后伸 长率 /% 12HRB335纵筋4755232 39213. 7 14HRB335纵筋3765561 90226. 3 18HRB335纵筋3465161 70828. 3 20HRB335纵筋3585281 85129. 8 22HRB335纵筋3835831 98829. 0 25HRB335纵筋3455391 76730. 4 6HRB400纵筋5236562 61619. 8 8HRB400纵筋5577232 91615. 0 48 号铁丝 箍筋4334742 06113. 1 6HPB235箍筋5415902 57612. 8 8HPB235箍筋4
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