塑性铰区采用纤维增强混凝土柱抗震性能试验研究

为了提高钢筋混凝土柱的抗震性能,考虑在其潜在的塑性铰区采用纤维增强混凝土(FRC)代替普通混凝土。设计6个剪跨比为3、柱内箍筋配置较少的钢筋混凝土柱试件,其中5个试件的潜在塑性铰区采用了FRC,另外1个试件的潜在塑性铰区未采用FRC,并对其进行拟静力试验。通过改变FRC区高度和强度以及柱轴压比,观测试件在低周反复水平荷载作用下的裂缝开展和破坏过程,研究其滞回特性、变形能力及耗能能力。结果表明,与普通钢筋混凝土柱相比,塑性铰区采用FRC且柱内箍筋配置较少的柱,其破坏形态为纵向受力钢筋屈服后的剪切破坏,具有较好的变形能力和损伤容限;在材料强度、柱轴压比不变时,FRC区高度增加1倍,位移延性系数、极限位移角分别提高45%和21%,耗能能力提高81%;局部使用FRC可以减少约束箍筋和抗剪箍筋用量。     

柱下端局部采用FRC材料钢筋混凝土柱的承载力分析

为了改善钢筋混凝土柱的变形能力和损伤容限,在其下端局部采用纤维增强混凝土(FRC)代替普通混凝土,设计了6根剪跨比为3、柱内配置较少箍筋的钢筋混凝土柱试件,进行了拟静力试验。试验结果表明,这种柱为弯曲屈服后的剪切破坏,具有较好的变形能力和损伤容限;局部使用FRC材料可以减少约束箍筋和抗剪箍筋用量。根据试验结果,建立了考虑截面受拉区FRC受拉作用的压弯承载力计算方法以及斜截面受剪承载力计算公式,其中斜截面受剪承载力计算公式的计算值与试验值比较吻合。     

纤维增强混凝土剪力墙抗震性能试验研究与理论分析

为根本改善混凝土基体的脆性,提高混凝土剪力墙的抗震性能和损伤容限,设计制作6个局部纤维增强混凝土（FRC）剪力墙试件,在试件变形关键部位采用FRC替代普通混凝土,并考虑高轴压比下剪力墙受压钢筋屈曲和受拉纵筋应力集中的问题,在塑性铰区纵向钢筋上设置钢套管,以改善受力钢筋的稳定性和变形性能。通过对悬臂剪力墙试件的拟静力试验,研究此类剪力墙的破坏现象、受力机理和滞回特性,探讨轴压比、FRC区高度、纵筋强度和钢套管长度等因素对墙体变形能力及耗能能力的影响。研究表明,与普通混凝土剪力墙试件相比,塑性铰区采用FRC的剪力墙试件具有较高的损伤容限和变形能力;提高钢筋强度和延性以及在纵筋上设置钢套管,对其抗震性能和耗能能力均具有明显的改善作用。     

600 MPa级钢筋混凝土短柱抗震性能研究

为了研究高强钢筋混凝土短柱的抗震性能,设计了7根配置高强箍筋的混凝土短柱进行拟静力试验,研究构件的破坏过程、破坏模式,分析了轴压比、箍筋强度、箍筋间距及箍筋形式对其滞回曲线、耗能能力、骨架曲线以及延性的影响。研究结果表明:配置600 MPa级高强箍筋的混凝土短柱破坏形态皆为弯剪型破坏;轴压比是影响抗震性能的主要因素之一,在高轴压比下构件破坏时,大部分构件高强箍筋在位移控制阶段发生屈服,说明配置高强箍筋的混凝土短柱具有良好的延性和耗能能力。     

带端柱高强混凝土剪力墙抗震性能试验研究

按性能设计理论,在剪力墙两端设置端柱,并在构件的塑性铰区采用分段约束高强箍筋,设计了6个带端柱高强混凝土剪力墙试件,进行了拟静力试验,对其破坏形态、滞回特性、变形能力、刚度退化、耗能能力、截面应变等进行了研究。根据试验结果,给出了6个试件在使用良好、生命安全和防止倒塌3个性能水平对应的位移角分布范围和平均值;分析了轴压比、剪跨比、约束箍筋数量及范围等因素,对剪力墙的延性、耗能能力和破坏形态的影响。研究结果表明,端柱可以对剪力墙提供有效约束,提高剪力墙的变形能力和耗能能力;设置端柱并根据轴压比和位移延性需求确定的分段约束箍筋数量及范围,可以明显改善高强混凝土剪力墙的脆性,使高强混凝土剪力墙的延性指标达到设计要求;3个性能水平对应的位移角与构件的损伤程度有较好的相关性,可以用作这种构件的性能指标。     

配矩形螺旋箍筋型钢高强混凝土柱抗震性能试验研究

为研究配矩形螺旋箍筋型钢高强混凝土(SRHC)柱的抗震性能,设计12个试件进行低周反复荷载试验,其中1个为配普通箍筋的对比试件,主要考虑剪跨比、轴压比、配箍率和混凝土强度的影响。通过试验揭示配矩形螺旋箍筋SRHC柱的破坏机理,并分析各变化参数对其抗震性能的影响。结果表明:配矩形螺旋箍筋SRHC柱随剪跨比的增大,破坏模式依次表现为剪切斜压破坏、剪切黏结破坏和弯曲破坏;配矩形螺旋箍筋SRHC柱的滞回曲线饱满,耗能能力强;随剪跨比的增大,其受剪承载力降低,耗能能力和延性提高;随轴压比的增加,受剪承载力提高,但延性降低;随配箍率的增加,受剪承载力增大,后期变形能力增强,延性提高。采用配矩形螺旋箍筋的构造措施能有效提高型钢高强混凝土柱的抗震承载力和变形性能,且具有更优的抗倒塌能力,其综合抗震性能指标优于配普通箍筋型钢高强混凝土柱。     

Experimental study on seismic behavior and shear capacity of FRC coupling beams with small span-to-depth ratio

为了改善小跨高比连梁的抗震性能,采用纤维增强混凝土（FRC）替代连梁中的普通混凝土,考虑跨高比、箍筋间距和FRC强度等因素的影响,设计了7个小跨高比FRC连梁试件和1个普通混凝土连梁对比试件。通过拟静力试验,观察连梁试件在低周反复荷载作用下的破坏过程和形态,研究其滞回特性、变形能力、耗能能力及刚度退化等。结果表明：8个小跨高比连梁试件发生了剪切破坏或弯曲剪切破坏;跨高比和配筋相同的FRC连梁的受剪承载力和位移延性系数比普通混凝土连梁分别提高了9.71%和24.31%,达到破坏荷载时的累积耗能是普通混凝土连梁的1.5倍,采用FRC可提高连梁的承载能力、延性和耗能能力;随着跨高比增大和箍筋数量的增加,连梁的变形和耗能能力提高。基于试验结果和受剪机制分析,提出了小跨高比连梁的受剪承载力计算式,其计算值与试验值吻合较好。     

小跨高比纤维增强混凝土连梁抗震性能试验及受剪承载力研究

为了改善小跨高比连梁的抗震性能,采用纤维增强混凝土(FRC)替代连梁中的普通混凝土,考虑跨高比、箍筋间距和FRC强度等因素的影响,设计了7个小跨高比FRC连梁试件和1个普通混凝土连梁对比试件。通过拟静力试验,观察连梁试件在低周反复荷载作用下的破坏过程和形态,研究其滞回特性、变形能力、耗能能力及刚度退化等。结果表明:8个小跨高比连梁试件发生了剪切破坏或弯曲剪切破坏;跨高比和配筋相同的FRC连梁的受剪承载力和位移延性系数比普通混凝土连梁分别提高了9.71%和24.31%,达到破坏荷载时的累积耗能是普通混凝土连梁的1.5倍,采用FRC可提高连梁的承载能力、延性和耗能能力;随着跨高比增大和箍筋数量的增加,连梁的变形和耗能能力提高。基于试验结果和受剪机制分析,提出了小跨高比连梁的受剪承载力计算式,其计算值与试验值吻合较好。     

高性能混凝土剪力墙性能设计理论的试验研究

高性能混凝土剪力墙的水平承载力高,但其变形能力较差。为了提高这种构件的变形能力,本文按性能设计理论,并在构件潜在的塑性铰区采用分段约束高强箍筋代替普通箍筋,设计了4个高性能混凝土剪力墙试件,进行了拟静力试验。根据试验结果,给出了高性能混凝土剪力墙在使用良好、生命安全和防止倒塌三个性能水平对应的层间位移角的分布范围和平均值;分析了轴压比、约束箍筋数量及范围等因素对剪力墙的延性、耗能能力和破坏形态的影响。研究结果表明,三个性能水平对应的层间位移角与构件的损伤程度有较好的相关性,可以用作这种构件的性能指标;根据轴压比和位移延性需求确定的分段约束箍筋数量和范围,可以明显改善高性能混凝土的脆性,使高性能混凝土剪力墙的延性指标达到设计要求。     

型钢超高强混凝土柱抗震性能试验研究

为研究型钢超高强混凝土柱的抗震性能,开展了27根型钢超高强混凝土柱试件的低周反复加载试验。试件设计参数为剪跨比、轴压力水平、配箍、型钢和栓钉配置情况。针对不同设计参数的试件的破坏特征、滞回曲线、水平承载力、耗能能力及变形能力、承载力及刚度退化等进行了分析,得到了各设计参数的影响规律。试验结果表明：型钢超高强混凝土柱的滞回曲线饱满且较稳定;剪跨比较大、轴压比较低、箍筋有效约束指标较大、配置H型或十字型钢的试件具有更好的抗震性能;型钢在箍筋约束效果较好时,能更充分地发挥提高柱抗震性能的作用;通过配置高强度八边形复合箍筋,能有效避免型钢超高强混凝土短柱发生脆性剪切破坏,使得其最终破坏形态为弯曲破坏,从而改善其抗震性能;配置栓钉能提高柱的抗震性能,且当柱的变形能力较强时效果更明显;试验轴压比为0.38或0.45的试件仍具有较强的耗能能力和变形能力,即型钢超高强混凝土柱具有较好的抗震性能。     

人工气候环境下锈蚀RC框架柱抗震性能试验研究

通过人工气候环境模拟技术模拟近海大气环境,对6根剪跨比为5的RC框架柱试件进行了加速腐蚀,并对腐蚀后试件进行拟静力加载试验,研究不同钢筋锈蚀程度和轴压比对锈蚀RC框架柱承载能力、变形能力和耗能能力等抗震性能指标的影响。结果表明:锈蚀程度较严重的试件,加载过程中柱底部水平裂缝数量较少,裂缝之间的间距较大,裂缝宽度较宽;随锈蚀程度的增加,试件的承载力、变形能力和耗能能力均有不同程度的退化,由塑性铰区弯曲变形引起的柱顶水平位移占柱顶总水平位移的比例逐渐减小;当锈蚀程度相同时,随轴压比的增大,试件破坏形态由大偏心受压破坏转变为小偏心受压破坏,试件承载力先增大后减小,而变形能力和耗能能力逐渐减小,由塑性铰区弯曲变形引起的柱顶水平位移占柱顶总水平位移的比例呈下降趋势。     

外方内双圆箍筋约束高强混凝土柱抗震性能试验研究

以兰州地铁1号线东岗车辆基地运用库框架柱为原型,制作并完成了4个1/4比例高强混凝土多重复合芯柱的低周反复荷载试验,分析了该类芯柱的破坏形态、刚度退化和滞回耗能等力学性能,研究了轴压比、箍筋间距、配箍形式等参数对该类新型柱抗震性能的影响。研究结果表明:高强混凝土多重复合芯柱主要发生了弯剪破坏,柱脚塑性铰区混凝土由于研磨效应而发生剥落,试件破坏时纵筋被压屈,呈灯笼状;复合芯柱的滞回曲线呈十分饱满的弓形,耗能能力强,表明该类芯柱的抗震性能优异;增加轴压比后芯柱发生剪切破坏,延性和耗能能力降低;增加箍筋间距使得试件后期承载力下降迅速,延性降低;双重复合芯柱比单芯柱的承载力高、耗能好,该类芯柱的抗震性能显著优于单芯柱的抗震性能。     

端柱配置HRB600箍筋剪力墙的抗震性能试验研究

为了研究HRB600高强箍筋用于剪力墙边缘约束构件(端柱)对剪力墙抗震性能的影响,对4片端柱配有HRB600高强箍筋的混凝土剪力墙进行拟静力试验,研究了各试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、承载能力、延性、变形能力、刚度退化、耗能能力及顶点位移角等。结果表明,随着剪跨比的降低,剪力墙由弯曲破坏向弯剪破坏转变,承载力和早期刚度有所提高,但变形能力和耗能能力降低;对于高剪跨比的试件,端柱配置HRB600箍筋对剪力墙的承载力、延性和耗能能力有一定提高。对于低剪跨比的试件,端柱配置HRB600箍筋不能提高其抗震性能;用顶点位移角限值作为端柱配有HRB600高强箍筋的剪力墙的性能指标,可以较好地反映其性能水平与损伤程度之间的关系。     

螺旋箍筋PVC管联合约束混凝土轴压短柱试验研究

为了研究螺旋箍筋PVC管联合约束混凝土短柱的受力性能,设计了20个试件进行轴压试验,包含12个螺旋箍筋PVC管联合约束短柱试件、7个单纯PVC管约束短柱试件和1个普通钢筋混凝土短柱对比试件。试验考虑了约束核心区面积比、螺旋箍筋直径和间距、纵向钢筋直径以及方形箍筋间距等变化参数。通过试验观察了试件的受力过程与形态,获取其轴向荷载-位移曲线、极限承载力、延性系数、耗能因子等数据,并分析了核心区面积比、螺旋箍筋直径及间距、纵向钢筋直径、方形箍筋间距等参数对试件轴压性能的影响规律。研究结果表明:单纯PVC管约束混凝土短柱及螺旋箍筋PVC管联合约束混凝土短柱的破坏过程和形态与普通钢筋混凝土短柱相似。与普通钢筋混凝土短柱相比,单纯PVC管约束的混凝土短柱的极限承载力更低,但延性及耗能能力有所增加。对于螺旋箍筋PVC管联合约束混凝土短柱而言,加密螺旋箍筋间距可以显著提高其极限承载力,但会削弱试件的延性及耗能能力;增大螺旋箍筋直径,能够略微提高试件延性及耗能能力,对极限承载力影响不大;增大螺旋箍筋PVC管核心区面积比,可以增大试件的极限承载力,但会降低其延性及耗能能力;与普通钢筋混凝土相似,增大纵向钢筋直径或加密方形箍筋间距,均能提高试件的承载能力、延性及耗能能力。     

配置高强钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

为研究配置高强钢筋混凝土柱的抗震性能及变形能力,进行了6个配置HRB600级钢筋混凝土柱的低周反复加载试验,分析了轴压比、体积配箍率、加载方向等因素对试件破坏形态、滞回性能、骨架曲线、正截面承载能力的影响。试验结果表明:配置HRB600级纵筋柱在高轴压比下仍具有较大的极限位移角,但随轴压比增大,试件抗震性能变差;配置高强箍筋柱,在低轴压比情况下,体积配箍率变化对柱的抗震性能影响较小;在高轴压比情况下,体积配箍率较大的柱,其骨架曲线下降段更加平缓,且极限位移更大,高强箍筋能够充分发挥作用。不同加载方向对柱的承载力及变形能力有较大影响,对试件初始刚度影响较小。在试件发生正截面破坏时,受压钢筋应力能够达到屈服强度。     

配筋PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料梁柱边节点抗震性能试验研究

改善工程材料韧性和耐久性,提高框架梁柱节点抵抗变形和破坏的能力,是提高框架结构抗震韧性的有效途径之一。采用PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料代替普通混凝土应用到梁柱边节点,考虑轴压比和加密区体积配箍率的影响,设计6个配筋PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料、1个配筋单掺PVA纤维增强水泥基复合材料和1个钢筋混凝土梁柱边节点试件进行拟静力试验,分析其破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能能力、钢筋应变和梁端塑性铰区转角,探讨混杂纤维的加入对梁柱边节点抗震性能的影响。结果表明：与钢筋混凝土节点和单掺PVA纤维增强水泥基复合材料节点相比,PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料节点的承载力高、变形能力大、延性好、耗能能力强,抗震性能显著提升。当试验轴压比从0.12增加到0.24,梁端塑性铰区产生一定的外移,塑性性能发挥更充分,同时试件的变形能力、延性、耗能能力增加。在加密区体积配箍率减小的情况下,试件仍表现出良好的抗震性能。     

高强箍筋约束高强混凝土短柱抗震性能试验研究

通过6个复合箍筋约束高强混凝土短柱在高轴压比下的低周往复水平加载试验,研究了其破坏过程、破坏形态、抗剪性能以及各个受力阶段箍筋应力的变化,并通过与普通强度箍筋混凝土短柱试件对比,分析了箍筋强度、箍筋间距、配箍率等因素对短柱受剪承载力、滞回特性、耗能能力及延性性能的影响。结果表明:配置高强箍筋对短柱受剪承载力的影响不显著,但明显提高和改善了其耗能能力和延性性能;高强箍筋混凝土短柱具有较普通箍筋混凝土短柱的滞回曲线"饱满",循环次数多,刚度衰减慢等特点;在配箍率等条件相同的情况下,高强箍筋混凝土短柱的延性和耗能能力均明显优于普通箍筋混凝土短柱;达到峰值水平荷载时,普通箍筋达到或接近于屈服,而高强箍筋仍具有较高的应力储备,当达到极限水平荷载时,部分高强箍筋接近于屈服。     

配置HRB500钢筋的混凝土异形柱抗震性能试验研究

通过对4根+形和4根T形配置HRB500钢筋的混凝土异形柱试件进行低周往复荷载试验,对比分析了试件的破坏特征、承载能力、位移及延性、滞回特征、刚度退化、耗能能力及累积损伤等抗震性能指标,研究轴压比和配箍特征值对高强钢筋混凝土异形柱抗震性能的影响。研究表明:试件的破坏形态为弯曲剪压型;随着轴压比的增加,试件的极限承载力提高,但试件的变形能力和延性降低,刚度退化加快;增大配箍特征值,提高了试件的开裂荷载、变形能力及延性,改善了试件的滞回特性,减轻了试件的累积损伤程度。研究结果为配置高强钢筋的混凝土异形柱结构设计提供了参考。     

低周反复荷载下型钢高强混凝土柱受力性能试验研究

通过20个混凝土强度为65.3～84.9MPa的型钢高强混凝土柱的低周反复加载试验,研究型钢高强混凝土柱在压、弯、剪共同作用下的破坏形态和抗震性能。试验中考虑剪跨比、轴压比、配箍率、混凝土强度4个参数的影响,由试验获得型钢高强混凝土柱的主要破坏形态和滞回曲线,分析各参数对构件延性、滞回特性、耗能性能以及承载力衰减的影响。结果表明,与型钢普通强度混凝土柱一样,在压、弯和反复剪力共同作用下,型钢高强混凝土柱的破坏形态主要为弯曲型破坏、剪切黏结破坏、剪切斜压破坏,破坏形态主要与剪跨比有关;箍筋能显著提高大剪跨比试件的延性和耗能能力,但对小剪跨比试件的延性与耗能性能改善有限;随着轴压比与混凝土强度的提高,试件的承载力衰减速度加快,后期变形能力减小,抗震性能越来越差;与钢筋混凝土柱相比,型钢高强混凝土柱的等效阻尼比远大于前者,耗能能力强,抗震性能好;提出型钢高强混凝土柱位移延性系数的计算公式,公式的计算结果与试验结果符合较好,可供工程设计应用参考。     

带端柱高性能混凝土剪力墙的抗震性能

为进一步改善高性能混凝土剪力墙的抗震性能,在6个带端柱高性能混凝土剪力墙试件中采用分段约束、相互嵌套的配箍方案;试件的剪跨比为1.0～2.1,轴压比为0.28～0.40,混凝土立方体抗压强度在89～99 MPa之间,横向约束箍筋采用极限强度为742 MPa的高强钢丝。对这6个试件进行了拟静力试验,观察了各试件的裂缝开展过程和破坏形态,分析了其滞回性能、承载能力、变形能力、刚度衰减和截面应变等。实测位移延性系数在3.75～5.20,耗能系数在0.76～1.13,表明采用横向分段约束嵌套的配箍方案有效地提高了带端柱高性能混凝土剪力墙的延性、变形和耗能能力等。根据试验结果,分别以侧移角和塑性铰转角作为性能指标,并给出了四个性能水平的性能指标限值。