往复荷载作用下区域约束混凝土柱的抗震性能试验.pdf
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1、2 0 1 3年第 1 期 1 月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 C H I N A C O N C R E T E A N D C E M E N T P R O D U C 2 01 3 N o 1 J a n u a r y 往复荷载作用下区域约束混凝土柱的抗震性能试验 彭 景 , 孙芳宁 , 庞 新宾 。 , 陈 虎 ( 1 贵州大学空间结构研究中心 , 贵阳 5 5 0 0 0 3 ; 2 青 岛工学院 , 2 6 6 3 0 0 ; 3 郑州大学综合设计研究院 , 4 5 0 0 0 0; 4 毕节市七星关 区住房与城乡建设局 , 5 5 1 7 0 0 ) 摘 要 : 为比较
2、区域 约束与传统约束的差异 , 对 6根 混凝 土柱( 传统 约束混凝土柱和 区域约束混凝土柱各 3根 ) 进行 了不 同轴压比下的周期往复荷载试验 。 区域 约束混凝土采用 区域约束与整体约束相结合 的约束方式 , 箍筋与纵 筋共同作用 , 约束效 力更 高。试验 结果表 明, 即使在 高轴压 比下 , 区域约束混凝土也有较好 的承 载能力和变形能力 , 极 限状 态为延性破 坏。区域 约束混凝 土的应用可有效提 高建筑结构抗震性能 , 具有推广应用价值。 关键 词 : 轴压 比; 往 复荷 载 ; 区域约束混凝 土 ; 延性 ; 抗 震性能 Ab s t r a c t :I n o r
3、d e r t o c o mp a r e t h e d i f f e r e n c e s b e t w e e n t h e r e g i o n a l c o n s t r a i n t a n d n o r ma l c o n s t r a i n t t e s t s a r e d 0 n e o n 6 c o n c r e t e c o l u mn s u n d e r l O W c y c l i c l o a d i n g mo d e , w h i l e h a l f o f t h e m a r e n o d a l
4、c o n fi n e d c o n c r e t e f NC C 1 c o l u mn s 。 a n d t h e o t h e r s a y e r e g i o n a l c o nfin e d c o n c r e t e( R C C )c o l u mn s T h e r e g i o n a l c o n s t r a i n t i s u s e d b y r e g i o n a l c o n s t r a i n t a n d t o t a l c o n s t r a i n t , a n d t h e l o n
5、 g i t u d i n a l s t e e l a n d s t i r r u p a c t i o n t o g e the r , c o n f i n e me n t i n RC C c o l u mn s i s mo r e e f fi c i e n t t h a n t h a t i n NC C c o l u mn s T e s t r e s u l t s i n d i c a t e t h a t t h e me c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f RCC c o l u mn s i
6、s b e t t e r t h a n NCC c o l u mn s ,a n d t h e y a r e mo r e d u c t i l e a n d mo r e r e l i a b l e e v e n u n d e r h i g h a x i a l c o mp r e s s i o n r a t i o I t c a n b e e x p e c t e d t h a t t h e a p p l i c a t i o n o f RCC ma y e f f e c t i v e l y i mp rov e t h e s e i
7、 s mi c b e h a v i o r o f s t r u c t u r e s Ke y wo r d s : A x i a l c o m p r e s s i o n r a t i o ; C y c l i c l o a d i n g ; R e g i o n a l c o n fi n e d c o n c r e t e ( R C C ) ; D u c t i l i t y ; S e i s mi c b e h a v i o r 中图分类 号 : T U3 7 9 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0
8、 1 3 ) 0 1 5 7 0 4 0前 言 我国 G B 5 0 0 1 1 2 0 1 0 建筑抗震设计规范 【 l 1 对柱轴压 比限值做 了严格规定 , 期望通过限制柱轴 压 比从 而保证受压构件发生延 性较好 的大偏心破 坏 。在高层建筑结构的设计 中, 几乎都会遇到柱轴 压 比超 限的问题 ,解决 办法是加大构件截面尺寸。 构件尺寸 的增加 , 势必会减小建筑使用空 间、 增加 耗材 , 同时 自重增大 , 导致重力 荷载和地震作用变 大 , 造成恶性循环。更有甚者 , 会形成短柱 , 发生脆 性剪切破坏 , 严重影响建筑结构的抗震性能。 肖建庄 、 朱伯龙2 1 针对轴压 比限
9、值进行 了理论 推导和试验分析 , 研究结论认为 只要采取一定 的措 施, 即使框架 柱的轴压比超过规范【 】 规定的限值 , 柱 的延性也是可以得到保证的。文献【 2 】 和文献【 3 】 中列 举了多个高轴压 比下的框架柱轴压试验数据。其 中 部分构件在轴压比大于 0 9时 , 发生了脆性破坏 , 构 件延性差 , 不能满足工程要求。还有部分构件虽处 于高轴压 比状态之下 , 但其极 限变形和延性比均 能 满足要求。其结论认为应允许适 当超 出规范规定 的 轴压 比限值 , 但必须采用特定配箍形式 以提供对混 基金项 目: 贵州大学研究生创新基金资助项 目( 校基金一 理工 2 0 1 2
10、 0 1 0 ) 。 凝土的有效约束 、 改善其受力性 能。说明高轴压 比 下 , 柱的延性也是有保证 的, 但是传统箍筋 的约束 方式不足 以对混凝土提供更有效的约束力。 文献【 4 从改善约束机制的角度 出发 , 考虑纵筋 与箍筋共同作用 , 在传统约束混凝土基础之上提 出 全新约束概念 区域约束混凝土 。区域约束混凝 土柱典型截面如图 1 所示 。 纵筋 区域约束箍筋 嚣 图 1 区 域 约 束 混 凝 土 柱 截 面不 意 图 区域约束混凝土 利用纵筋与箍筋将 构件截面 划分为若干区域 , 各 区域 内都有纵筋与箍筋组成 的 钢筋笼对混凝土进行约束 , 箍筋环重合的区域为强 约束 区(
11、 四角 ) , 其他 区域为相对弱约束区。各 区域 又通过混凝土与箍筋的联系形成整体约束。与传统 约束相比,区域约束混凝土约束机制发生变化, 由 整体约束转化为整体与区域相结合,多重约束、 多 重核心 , 区域间协调工作 、 有机结合3 1 。 一 5 7 2 0 1 3年第 1 期 混凝土与水泥制品 总第 2 0 1 期 文献 5 7 】 针对 区域约束混凝土进行 了多个试 验研究 , 得出结论 : 区域约束混凝土能有效提高的 约束混凝土的强度 , 且能大 幅改善约束混凝土 的变 形能力 , 从而使得约束混凝土构件具有更高的承载 力和延性。 本文通过 6根往复荷载作用下混凝土柱 的轴 压试验
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- 往复 荷载 作用 区域 约束 混凝土 抗震 性能 试验
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