边缘配置高强纵筋装配式中高强再生混凝土剪力墙抗震性能研究#br#

为促进高性能绿色建筑结构发展,推动高强钢筋和中高强再生混凝土的工程应用,研发了边缘构件采用环筋扣合连接方式且配置高强纵筋的装配式中高强再生混凝土剪力墙,对6个剪跨比为2.2的装配式混凝土剪力墙进行了低周反复荷载试验。分析了不同再生粗骨料取代率、混凝土强度、边缘暗柱纵筋强度及搭接位置对装配式再生混凝土剪力墙的破坏形态、滞回性能、承载力、延性、刚度退化规律、耗能能力等抗震性能指标以及可恢复性能的影响。试验结果表明：边缘构件配置高强钢筋的装配式中高强再生混凝土剪力墙的破坏形态以弯曲破坏为主;再生粗骨料取代率对装配式中高强再生混凝土剪力墙的承载力、延性和耗能能力影响不大,各剪力墙均具有较好的抗震性能;边缘暗柱采用HRB600纵筋可有效提高装配式中高强再生混凝土剪力墙的承载力、耗能能力和可恢复性能;边缘暗柱纵筋在剪力墙底部塑性铰区搭接,会导致装配式中高强再生混凝土剪力墙的延性明显下降。给出了边缘配置HRB600纵筋的装配式中高强再生混凝土剪力墙水平承载力计算式,计算结果表明普通混凝土剪力墙的水平承载力计算模型同样适用于该装配式剪力墙结构。     

可恢复功能装配式高强再生混凝土剪力墙抗震性能试验研究

为推动高强再生混凝土构件应用于可恢复功能建筑结构,提出一种边缘构件配置弱粘结超高强纵筋的装配式高强再生混凝土剪力墙。对4个剪跨比为2.2的装配式高强再生混凝土剪力墙进行低周反复荷载试验,分析了边缘配置弱粘结超高强纵筋、墙体有无钢纤维的装配式高强再生混凝土剪力墙的损伤破坏形态、滞回性能、刚度退化、残余变形、裂缝宽度等抗震与可恢复性能指标。结果表明：在大变形条件下,边缘配置弱粘结超高强纵筋的装配式高强再生混凝土剪力墙水平承载力持续增大,混凝土损伤程度较轻,抗侧刚度退化缓慢,残余变形与裂缝宽度较小。基于试验结果,建议了可恢复功能装配式高强再生混凝土剪力墙在1%位移角下的抗震承载力计算方法,其计算结果与试验结果符合较好。     

边缘配置高强纵筋的高强再生混凝土剪力墙抗震性能试验研究

为研究不同剪跨比、不同边缘构造形式对边缘配置高强纵筋的高强再生混凝土剪力墙抗震性能的影响规律,进行了3个C50再生混凝土剪力墙低周往复荷载试验,包括1个现浇高剪力墙、1个现浇中高剪力墙、1个装配式中高剪力墙。分析了各试件的破坏形态、滞回性能、承载力、延性、刚度退化、耗能能力。结果表明：边缘配置高强纵筋的高强再生混凝土剪力墙破坏形态均以弯曲破坏为主,各试件滞回曲线较饱满,耗能能力较好;中高剪力墙的承载力和刚度比高剪力墙明显提高,但延性系数降低;装配式再生混凝土中高剪力墙在达到峰值荷载之前整体性良好,但由于后浇结合面相对薄弱,试件破坏相对较早,承载力下降较快,延性稍差。基于试验结果,建立了边缘配置高强纵筋的高强再生混凝土中高及高剪力墙承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。     

高配筋率边缘约束构件高强混凝土剪力墙抗震性能试验研究

为改善高强混凝土剪力墙的延性,设计了7个不同形式的高配筋率边缘约束构件高强混凝土剪力墙试件（边缘约束构件内的纵筋配筋率约为5%~8%）和1个普通配筋率的高强混凝土剪力墙试件,对其进行低周反复水平荷载作用下的拟静力试验,研究了剪力墙试件的破坏形态、滞回特性、变形能力、截面应变、刚度退化、耗能能力等。试验结果表明：对于剪跨比λ≥2的剪力墙,在高强混凝土剪力墙中设置高配筋率暗柱或端柱,并适当提高水平和竖向分布钢筋的配筋率,可以显著提高高强混凝土剪力墙的抗震性能。     

高强箍筋约束高强混凝土柱在轴压下的力学性能研究综述

采用高强度箍筋约束高强混凝土柱以保证其延性是混凝土结构的重要发展方向,为研究高强箍筋约束高强混凝土柱在轴压下的力学性能,统计了国内外的研究情况并对结果进行总结分析,发现在高强箍筋约束作用下,高强混凝土的脆性减小,强度和延性增加。同时介绍了几种有代表性的约束混凝土模型,分析了影响高强箍筋约束高强混凝土柱的延性和强度的主要因素为混凝土强度、体积配箍率、箍筋屈服强度、箍筋间距、混凝土保护层、纵筋配筋率以及箍筋约束形式等,并对各影响因素的作用进行总结。     

钢管高强混凝土剪力墙拉剪性能试验研究

进行了9个高宽比不大于1的钢管高强混凝土剪力墙试件的拉剪性能试验,研究了剪力墙中钢管高强混凝土含量、高宽比（剪跨比）、竖向分布筋配筋率、管外混凝土强度、初始拉力水平等因素对其在拉力和剪力共同作用下受力性能的影响。试验结果表明,钢管高强混凝土剪力墙在高轴拉力作用下仍具有很高的受剪承载力和良好的延性。在统计分析的基础上,提出了钢管高强混凝土剪力墙拉剪承载力计算式,计算结果与试验结果吻合良好。     

钢管约束高强混凝土剪力墙抗震性能试验研究

高强混凝土剪力墙承载力高,刚度大,但变形能力较差。为改善此类构件的变形能力,在剪力墙边缘构件采用钢管约束形式代替普通箍筋,进行了钢管约束高强混凝土剪力墙低周反复加载试验,研究试件的破坏形态、破坏机理、延性、滞回特性、刚度退化及耗能性能。试验表明,通过约束边缘构件内设置钢管,试件水平承载力下降缓慢,在较大竖向压力作用下,试件仍可保持竖向承载能力,可明显提高高强混凝土剪力墙的变形能力;相同轴压比下,钢管约束高强混凝土剪力墙试件较普通配筋高强混凝土剪力墙试件,极限位移增大27%,耗能值增加81%。根据试验结果,建立了钢管约束高强混凝土剪力墙正截面承载力计算公式,建议在高强混凝土剪力墙底部加强区采取钢管约束构件的形式,以提高高强混凝土剪力墙抗震性能。     

钢管高强混凝土剪力墙轴心受压试验研究

提出一种钢-混凝土组合剪力墙,即钢管高强混凝土剪力墙。通过20个钢管高强混凝土剪力墙试件的轴心受压试验,分析其破坏形态和受力机理,研究管内外混凝土强度、截面钢管混凝土含量、纵筋配筋率、管间混凝土体积配箍率和高厚比等因素对钢管高强混凝土剪力墙轴心受压性能的影响。试验结果表明,弹性工作阶段钢管高强混凝土与外围钢筋混凝土能够协同变形、共同工作;由于钢管对高强混凝土的有效约束,管内可以采用高达C80～C100的高强混凝土,相对于普通混凝土剪力墙具有更高的轴心受压承载力;钢管高强混凝土剪力墙的轴压承载力是钢管间钢筋混凝土与钢管高强混凝土轴压承载力之和,钢管套箍效应的发挥程度与管间混凝土的体积配箍率相关;剪力墙在管外混凝土破坏后,仍能发挥较高且稳定的残余承载力。在试验研究的基础上,利用非线性有限元分析软件ABAQUS,建立剪力墙的力学模型并进行有限元仿真分析,并与试验结果进行对比。依据对试验结果的统计分析,提出了钢管高强混凝土剪力墙轴心受压承载力实用计算式,可供实际工程应用时参考。     

高强箍筋高强混凝土梁受剪试验研究

设计了一套使钢筋混凝土梁剪切破坏稳定可控的刚性试验系统,利用该试验系统,完成了19根剪跨比为3的钢筋混凝土简支梁的剪切破坏试验,得到了荷载-挠度曲线。根据试验结果,分析了混凝土强度等级、箍筋的强度和倾角、纵筋配筋率和纵向分布钢筋等因素对试验梁破坏形态、剪切延性系数和受剪承载力的影响,并将受剪承载力试验值与我国混凝土结构设计规范和美国ACI规范计算值进行了对比。结果表明:对于剪跨比等于3的梁,适当配置腹筋,可以改善其延性性能;在高强混凝土梁中应用高强箍筋,可使两种材料的强度充分发挥,不仅增加了梁的剪切延性,而且提高了梁的受剪承载力;高强箍筋高强混凝土梁的受剪承载力仍可采用我国现行混凝土结构设计规范公式进行计算,但是对于高强混凝土无腹筋梁、纵筋配筋率低的梁和配有高强箍筋的普通强度混凝土梁安全度偏低。     

配置栓钉钢板与外包高强混凝土界面黏结-滑移性能研究

为了提高剪力墙内钢板与高强混凝土界面的黏结 滑移性能,进行了10个配置列阵栓钉抗剪键的钢板外包高强混凝土墙板试件的推出试验。试件设计参数包括混凝土强度、栓钉长径比、拉结筋构造等。通过分析荷载-滑移曲线、黏结强度等性能指标,研究了不同参数对钢板与外包高强混凝土间黏结-滑移性能的影响。给出了钢板外包高强混凝土剪力墙中栓钉的受剪承载力计算公式,得到了不同构造下黏结-滑移本构关系。研究表明:混凝土强度对钢板外包高强混凝土剪力墙黏结强度的影响呈正相关;栓钉长径比不小于4且不大于8时,增大长径比对界面受剪承载力的提高影响不大;将拉结筋取代部分栓钉后可大幅度提高钢板外包混凝土剪力墙的残余黏结强度。给出的钢板高强混凝土剪力墙内栓钉受剪承载力拟合计算式所得结果以及黏结 滑移本构关系拟合曲线与试验结果均符合较好,可为工程应用提供参考。     

边缘约束构件箍筋间距对带端柱高强混凝土剪力墙抗震性能的影响

约束边缘构件配箍对剪力墙的抗震性能影响显著,然而在我国规范中,对带端柱高强混凝土剪力墙的箍筋间距限值没有给出相应的条文,设计人员只能参照普通混凝土剪力墙的相关规定,不尽合理。本文采用ABAQUS中混凝土损伤模型,考虑材料的非线性,建立有限元模型,得到带端柱高强混凝土剪力墙的荷载位移曲线,并与试验的骨架曲线进行对比,结果表明,两者吻合较好。在此基础上,重点研究边缘约束构件箍筋间距对剪力墙抗震性能的影响,并给出带端柱高强混凝土剪力墙的箍筋间距限值的建议值,可为工程设计提供参考。     

C80以上高强混凝土柱受力性能研究综述及建议

从钢筋强度、承载力、抗震性能以及在装配式结构中的应用等多方面对C80以上高强混凝土柱受力性能的研究情况进行了综述,主要结论和建议为:高强纵筋可增大柱的极限变形能力,高强箍筋可改善柱的延性;建议进行轴心受压和固定偏心距偏心受压试验,研究箍筋构造和承载力计算方法;国内针对柱的延性构造要求研究较多,建议对轴压比限值、配箍数量限值等研究结果进行整理和试验验证;建议结合混凝土构造及配筋形式、连接构造等进行预制柱的受力性能研究。     

高强钢筋高强混凝土双连梁剪力墙抗震性能试验研究

高强钢筋、高强混凝土剪力墙结构中使用双连梁可以有效改善结构受力性能,解决设计中经常遇到的诸如连梁超筋、截面受剪承载力不足等问题。基于此,设计并制作了2个3层1/4缩尺的高强钢筋高强混凝土双肢剪力墙试件,其中一个试件的连梁采用单连梁形式,另一个试件的连梁采用双连梁形式。在相同的试验条件下,对比研究二者在低周反复荷载作用下的承载力、滞回特性、延性、耗能能力,分析双连梁结构形式在高强钢筋高强混凝土双肢剪力墙中的性能及作用。试验结果表明：具有相同配筋率的分缝双连梁双肢剪力墙结构与小跨高比单连梁双肢剪力墙结构相比,承载力降低了20%～30%,延性增加了约30%,耗能能力增加了约20%,在弹性阶段刚度降低约30%。从最终的破坏形态来看,单连梁剪力墙试件连梁出现了明显的剪切斜裂缝,箍筋全部屈服,最终发生剪切破坏;双连梁剪力墙试件只在连梁端部出现了弯曲裂缝未出现斜裂缝,箍筋自始至终未屈服,最终发生弯曲破坏。双连梁剪力墙结构能有效降低连梁内力,提高其延性。     

高强螺旋钢筋约束高强混凝土剪力墙抗震性能研究

为改善高强混凝土剪力墙的变形能力,在剪力墙约束边缘构件内采用高强矩形螺旋箍筋替代传统箍筋,在墙体中采用高强矩形螺旋钢筋替代水平分布筋,设计了5个不同参数的高强螺旋钢筋约束高强混凝土剪力墙试件和1个普通钢筋混凝土剪力墙对比试件,对其进行拟静力试验。研究了轴压比、配箍特征值、配箍形式以及平均约束应力等因素对剪力墙承载力、延性和破坏形态的影响。结果表明:采用高强矩形螺旋钢筋嵌套形成的箍筋和水平分布筋,能够有效地约束高强混凝土的横向变形,提高高强混凝土剪力墙的承载力和延性,降低刚度和承载力退化,显著改善高轴压比下高强混凝土剪力墙的抗震性能。     

高强箍筋高强混凝土短柱抗震性能试验研究

为了研究高强箍筋约束高强混凝土短柱在地震作用下的抗震性能,采用建研式加载装置,通过14根高强混凝土短柱试件的低周反复加载试验,研究了高强箍筋约束高强混凝土短柱的破坏形态、滞回性能、骨架曲线、变形和延性、耗能能力以及高强箍筋的应力发挥水平和受剪承载力计算等,分析了轴压比、剪跨比、箍筋强度、箍筋间距、箍筋形式和混凝土强度等因素对短柱破坏形态、滞回性能和承载力的影响。结果表明：短柱破坏形态受设计参数的影响有剪切破坏和剪切黏结破坏两类;与普通强度箍筋混凝土短柱相比,高强箍筋高强混凝土短柱在节约材料的同时具有优越的抗震性能和抗倒塌能力;达到极限荷载后,箍筋的应变发展较快,高强箍筋的强度发挥充分,短柱的抗震性能明显改善;通过对高强箍筋应力取值进行适当修正,采用GB 50010-2010规范公式计算高强箍筋高强混凝土短柱的受剪承载力是可行的。     

配置600 MPa级高强钢筋混凝土剪力墙的抗震性能研究

通过对4片配置600 MPa级高强钢筋的混凝土剪力墙进行拟静力试验,分析各试件的破坏特征、滞回曲线、承载力及变形能力、刚度退化、耗能能力等抗震性能指标,研究600 MPa级高强钢筋用于剪力墙边缘约束端柱及墙板时对其抗震性能的影响。研究表明:试件的破坏形态为弯曲破坏;与普通钢筋混凝土剪力墙相比,端柱采用等强度代换配置高强纵筋的混凝土剪力墙的屈服荷载、位移和变形能力均有所提高,墙板配置高强分布筋的混凝土剪力墙的抗弯承载力、各项抗震性能指标也均有提升。在试验基础上提出了考虑高强钢筋的带端柱混凝土剪力墙水平承载力计算式,计算值与试验值吻合较好。     

高强混凝土剪力墙非线性有限元分析

采用ANSYS软件对高强混凝土剪力墙在单向水平荷载作用下的受力过程进行了非线性有限元分析。在有限元分析中,考虑了高强混凝土的特点、混凝土开裂后的影响和压碎后的应力软化,采用位移控制法,较好地解决了下降段的问题,分析结果与试验结果比较吻合。重点分析了混凝土强度等级、边柱纵筋配筋率、边柱箍筋体积配箍率、竖向分布钢筋配筋率、水平分布钢筋配筋率和轴压比等因素对高强混凝土剪力墙基本性能的影响,讨论了变化规律,并提出了保证其基本性能的一些建议。     

钢管高强混凝土剪力墙受剪性能试验研究

为研究钢管高强混凝土剪力墙的受剪性能,设计制作了两批共32个小剪跨比（λ为0.3、0.56、0.8）钢管高强混凝土剪力墙试件并进行单向静力加载试验,分析了剪跨比、管外混凝土强度、轴压比、截面类型、水平分布筋配筋率和竖向分布筋配筋率对各试件受剪承载力、变形能力及其对试件破坏形态的影响。试验结果表明：钢管高强混凝土剪力墙作为组合构件,通过钢管外的抗剪环筋传递界面剪力,能够很好地协同受力,且具有初始刚度大、承载能力高的特点;剪跨比为0.56、0.80的试件,其破坏始于管外混凝土的斜压破坏;剪跨比为0.30的试件,其破坏形态为管外混凝土斜裂缝发展、贯通,墙体受压侧底部水平分布筋处混凝土错动、脱落,具有直剪破坏的特征;各试件破坏时均具有一定的变形能力。基于对试验结果的统计分析,提出了钢管高强混凝土剪力墙的受剪承载力计算式,计算值与试验值吻合良好,可为工程设计提供参考。     

高强箍筋约束高强混凝土本构模型研究

通过31根高强箍筋约束高强混凝土棱柱体试件的轴心受压试验,对约束高强混凝土的应力-应变本构关系进行了研究。结果表明,采用高强箍筋约束是防止高强混凝土应力-应变曲线陡然下降的有效措施;箍筋间距较小、强度较高、形式较复杂的约束混凝土试件,具有较高的箍筋侧向约束力,其应力-应变曲线的下降段较为平缓,显示出良好的延性性能;对于高强箍筋约束高强混凝土试件,当其达到峰值强度时,高强箍筋不一定屈服,即取箍筋屈服强度计算有可能高估约束混凝土峰值强度的提高程度。在试验的基础上,提出一种计算约束混凝土达到峰值强度时相应高强箍筋应力大小的迭代方法;通过对试验结果的回归分析,得到高强箍筋约束高强混凝土峰值强度、峰值应变及极限应变的计算公式;提出一种适合于高强箍筋约束高强混凝土轴心受压的应力-应变关系本构模型,并结合试验结果与国内外几种典型本构模型进行对比,结果表明该模型与试验曲线吻合较好。     

高强箍筋约束高强混凝土柱的抗轴压性能

为了研究高强箍筋约束高强混凝土柱的抗轴压性能,定量分析该类型柱的强度和变形提高程度,进行了31根高强箍筋约束高强混凝土方形截面柱的轴心受压试验。在试验的基础上,分析箍筋强度、箍筋间距和箍筋形式对其强度和变形性能的影响;结合国内外试验数据,通过回归分析提出高强箍筋约束高强混凝土峰值强度和极限应变的计算公式。