中国钢筋混凝土柱的位移角统计分析

根据收集到的80根中国的钢筋混凝土柱在固定轴向荷载和水平反复荷载作用下的试验结果,分析回归出试验柱的延性系数和各位移角与剪跨比、轴压比、配箍特征值之间的关系.结果表明;钢筋混凝土柱的延性系数随着轴压比和剪跨比的增加而减小,随配箍特征值的增加而增加,且都近似呈线性关系;随着轴压比的增大,屈服位移角和极限位移角均增大,最大位移角则随着轴压比的增大而减小;随着剪跨比的增大,屈服位移角、最大位移角和极限位移角均增大;随着配箍特征值的增大,屈服位移角、最大位移角和极限位移角亦相应增大.通过对试验柱位移角进行频数统计分析可知,我国建筑抗震设计安全水准偏低,现行规范的屈服位移角和极限位移角限值有提高的余地.     

轴压比超限时框架柱的恢复力模型研究

根据收集到的28根轴压比超限时框架柱在固定轴向荷载和水平反复荷载作用下的试验结果,分析回归出试验柱的各位移角和刚度与剪跨比、轴压比、配箍特征值等之间的关系。根据轴压比超限时框架柱屈服的截面平衡条件推出的屈服柱顶水平位移和荷载、按《混凝土结构设计规范》(50010—2002)计算的柱顶水平峰值荷载及有关试验回归公式确定出框架柱的恢复力模型。研究表明:轴压比超限时试验骨架曲线强化段在水平轴上的投影长度和屈服位移的比值与配箍特征值成正比,与轴压比和剪跨比成反比;框架柱的强化刚度与弹性刚度的比值随着轴压比增大而逐渐减小,而随着配箍特征值增大和剪跨比增大而逐渐增大。框架柱最大荷载时的刚度及退化刚度与弹性刚度比值的绝对值随着配箍特征值增大而逐渐减小,而随着轴压比增大和剪跨比增大而逐渐增大;框架柱的卸载刚度和再加载刚度随位移幅值增加而退化,且在不同位移幅值下卸载刚度和再加载刚度的退化率与轴压比有关。本文建议的恢复力模型既可     

地震作用下钢筋混凝土框架柱延性性能研究

保证框架柱的延性性能是避免结构在强震作用下发生倒塌破坏的重要前提。本文基于PEER数据库中所收集的123根钢筋混凝土(RC)柱试验数据,研究了轴压比、剪跨比、配箍特征值等参数对位移角的显著性影响,通过回归分析归纳出RC柱位移延性系数的经验公式;借助有限元软件ABAQUS对拟设计的79根RC柱试件进行了低周反复加载,分析了试件位移延性系数与轴压比、剪跨比、截面配筋率等参数之间的关系,同时验证了计算公式的合理性。研究结果表明:随着轴压比的增大,框架柱的位移延性随之减小,当轴压比大于0.50时,位移延性系数的变化幅度逐渐减小;随着剪跨比、配箍率、配筋率的增大,框架柱的位移延性有不同程度的增加;当配箍率增大到2.3%左右,位移延性系数的增长幅度逐渐减小;剪跨比大于4时,配筋率过大位移延性反而减小;位移延性系数计算值与模拟值吻合良好。     

基于OpenSees的RC柱拟静力数值分析

运用OpenSees软件中基于位移的梁柱单元对单根钢筋混凝土柱在低周反复荷载作用下进行了数值模拟。在此基础上,根据相关规范计算设计,考虑其在不同轴压比、不同配箍率、不同剪跨比等参数下的抗震性能,共设计了8个试件和3组对比试验,再运用OpenSees软件中基于位移的梁柱单元进行拟静力受力数值模拟。通过得出的骨架曲线,分析了在不同参数下的屈服荷载、屈服位移、极限荷载、极限位移、最大承载力、延性系数等结构受力性能的变化趋势。计算分析得出,其延性系数和最大承载力随着轴压比的增大而减小,极限位移和延性系数随着配箍率的增大而增大;延性系数随着剪跨比的增大而增大。结果表明,选用OpenSees中基于位移的梁柱单元能够较好地模拟出不同设计要求的钢筋混凝土柱的抗震性能。     

钢筋混凝土框架柱在轴压比超限时抗震性能的研究

首先讨论了钢筋、混凝土、配箍特征值和轴压比的平均值、标准值及设计值之间的关系,又推导出框架柱轴压比限值与截面界限相对受压区高度之间的计算公式。然后根据26个轴压比超限的框架柱在固定轴向荷载和水平反复荷载作用下的试验结果,主要分析了轴压比、配箍特征值、截面尺寸形状、混凝土强度等级、箍筋形式及剪跨比等因素对轴压比超限框架柱的骨架曲线、滞回曲线、位移延性及极限位移角的影响及作用。根据试验结果提出了钢筋混凝土框架柱轴压比超限值。最后根据近31根轴压比超限的钢筋混凝土框架柱试验结果,回归出试验柱延性系数和极限位移角与配箍特征值和轴压比之间的计算公式,根据回归公式确定出轴压比超限的抗震框架柱箍筋加密区最小配箍特征值的建议值,建议值与新规范值吻合的较好。     

低周反复荷载作用下型钢再生混凝土柱延性分析

对17根型钢再生混凝土柱进行了低周反复荷载试验,观察了型钢再生混凝土柱的破坏形态,分析了其滞回曲线特性。在此基础上,研究了型钢再生混凝土柱的延性特征,主要分析了再生粗骨料取代率、轴压比、体积配箍率和剪跨比对柱位移延性系数的影响,并给出了柱的极限位移角限值。结果表明:型钢再生混凝土柱主要发生剪切斜压破坏、弯剪破坏及弯曲破坏;除高轴压比试件外,大剪跨比柱滞回曲线饱满,位移延性系数均大于3,表现出较好的抗震性能;柱延性随着再生粗骨料取代率和轴压比的增大而降低,但随着体积配箍率及剪跨比的增大而增大;柱极限位移角均值约为1/40,表现出较好的位移变形能力。     

低周往复荷载下既有混凝土柱变形能力试验研究

基于我国89抗震规范中一、二、三(四)级混凝土框架柱的抗震措施,完成了以剪跨比、轴压比、加密区体积配箍率为基本设计参数的24个混凝土悬臂柱试件低周反复荷载(位移)试验。试验结果表明,高(一、二)抗震等级的试验柱表现为水平裂缝的形成和发展、最终压区混凝土压碎的弯曲型破坏,低(三、四)抗震等级的试验柱局部出现一定宽度的弯剪裂缝、最终为压区混凝土压碎的弯剪型破坏;试验柱的轴压比显著影响其滞回性能,侧向变形能力随轴压比的增大有降低趋势;轴压比和剪跨比相同时,柱位移延性系数随加密区体积配箍率的增大而增大;轴压比和配箍率相同时,大剪跨比(7.27)的试验柱位移延性总体上小于相对应的小剪跨比(5.0)柱位移延性;按Park能量法的屈服位移、承载力下降至85%的极限位移确定的位移延性系数,62.5%(15/24)的试件小于3.0,其最大值为3.86,最小值为2.27。对比已有试验结果发现,本文按89规范的加密区体积配箍率下限要求(0.6%~1.6%)的试验柱,位移延性系数偏小、极限变形能力不大。     

钢筋混凝土柱基于位移的变形能力设计方法

建立了钢筋混凝土(RC)柱屈服位移角和极限位移角的计算式,对141个试件的试验数据进行分析,得到了计算式的相关参数。RC柱的屈服位移角与受拉钢筋屈服强度、柱截面高度和轴压比有关,极限位移角与轴压比、配箍特征值、剪跨比等有关,与纵筋配筋率关系不大。提出了RC柱基于位移的变形能力设计方法。     

型钢混凝土剪力墙基于位移的变形能力设计方法

为了研究型钢混凝土(SRC)剪力墙的变形能力,利用其截面变形条件和平衡条件,建立了截面的屈服曲率与极限曲率的计算公式,并根据剪力墙曲率延性系数与位移延性系数的关系,用数值分析方法计算了SRC剪力墙的位移延性系数。通过计算分析,得到了SRC剪力墙的轴压比、边缘约束区箍筋配箍特征值、墙体高宽比与位移延性系数之间的关系。研究结果表明,适当增加SRC剪力墙约束钢筋的配箍特征值及限制墙体轴压比,可以提高SRC剪力墙的位移延性。给出了满足具体延性需求、对应各种轴压比情况下的SRC剪力墙边缘约束区箍筋最小配箍特征值。     

钢筋混凝土剪力墙位移角统计分析

收集了68片国内钢筋混凝土悬臂剪力墙低周反复水平荷载的试验结果,对剪力墙各位移角进行了统计分析。根据统计结果,得出悬臂剪力墙开裂、屈服和极限位移角与轴压比、配箍特征值、边缘构件约束长度之间的线性回归关系。认为当量化以开裂为标志的位移性能目标时,应着重考虑配箍特征值和边缘构件约束的影响;当量化以屈服为标志的位移性能目标时,应着重考虑轴压比的影响。并在此基础上提出了可供参考的各性能水准下的层间位移角限值。     

低周反复荷载下装配整体式混凝土框架边节点的抗震性能

以某18层装配整体式混凝土框架工程为背景,按照"强柱弱梁"、"强节点弱构件"的原则设计试件,取其标准层中典型的普通剪跨比边节点和短剪跨比边节点进行低周反复荷载下的足尺模型试验,对装配整体式混凝土框架边节点的破坏形态、滞回曲线、位移延性、耗能能力、剪切变形进行了系统的研究。结果表明:2个装配整体式混凝土框架边节点在低周反复荷载下均具有较大的安全储备;普通剪跨比边节点和短剪跨比边节点的破坏形态分别为梁端弯曲破坏和梁端剪切破坏,此时梁端纵向钢筋屈服,而柱内纵向钢筋和核心区内箍筋在整个受力过程中均处于弹性状态;发生弯曲破坏的普通剪跨比边节点的耗能明显高于发生剪切破坏的短剪跨比边节点的耗能。     

PVA纤维增强混凝土框架柱抗震性能数值分析

为了研究低周往复荷载作用下PVA纤维增强混凝土框架柱的抗震性能,基于有限元模拟软件Open Sees,采用纤维模型对PVA纤维增强混凝土柱和普通钢筋混凝土柱在低周往复荷载作用下的受力性能进行数值模拟,从柱滞回曲线、骨架曲线、承载力、延性性能及耗能能力方面对数值模拟结果与试验结果进行对比分析,校准采用的PVA纤维增强混凝土本构模型参数。在此基础上,重点分析了PVA纤维增强混凝土柱剪跨比、轴压比等参数对其抗震性能的影响。参数分析结果表明:随着柱剪跨比的增加,位移延性系数先增后减,在剪跨比为3时达到最大,极限位移角随剪跨比的增加而增加;随着柱轴压比的增加,位移延性系数和极限位移角均减小。     

沙漠砂混凝土梁柱空间中节点抗震性能有限元分析

为得到沙漠砂混凝土梁柱空间中节点的抗震性能，利用ABAQUS软件建立7个沙漠砂混凝土和1个普通混凝土空间中节点有限元模型，通过得到的结构破坏现象、滞回曲线、骨架曲线、延性性能等研究了混凝土材料、加载制度，轴压比及配箍率等对梁柱空间中节点抗震性能的影响。结果表明：沙漠砂混凝土与普通砂混凝土节点的屈服荷载、极限载荷、屈服点至极限点承载力余量、初始刚度与延性系数相近，且屈服点至极限点变形能力储备比普通砂混凝土节点约大23%;双轴加载与单轴加载空间节点的平均屈服荷载、平均极限荷载和屈服点至极限点承载力余量相近，而屈服点至极限点变形能力储备比单轴加载空间节点小约13%;随着轴压比从0增加至0.6,试件的屈服荷载逐渐增大，屈服点至极限点承载力余量逐渐减小；随着配筋率从1.54%增加至3.08%,试件的屈服荷载和极限荷载逐渐增大，屈服点至极限点承载力余量逐渐减小；沙漠砂混凝土空间节点的破坏位置位于梁柱交界处柱子的四角，钢筋的屈服位置位于节点的柱纵筋处。     

型钢混凝土剪力墙变形能力设计方法研究

为研究型钢混凝土(SRC)剪力墙的变形能力,在已有的弯曲破坏的SRC剪力墙拟静力试验的基础上,通过理论分析,推导出SRC剪力墙极限位移角、截面曲率、边缘应变和配箍特征值之间的关系,提出基于极限位移角的SRC剪力墙变形能力设计方法。通过与试验结果进行对比,说明该方法的可靠性。以此为基础,研究轴压比、剪跨比、配箍特征值等因素与SRC剪力墙极限位移角的关系,并提出不同抗震等级、不同配箍特征值下轴压比的限值。     

钢筋混凝土框架抗震位移延性系数研究

综合现有的试验研究成果和模拟分析结果,讨论了影响钢筋混凝土框架柱和框架结构位移延性的因素,指出框架柱的轴压比、配箍特征值、剪跨比和强柱系数是最主要的影响因素。通过对国内15 0个钢筋混凝土框架柱和框架试验数据的整理和分析,得出位移延性系数的试验结果服从自然对数正态分布,并回归得到考虑多因素的位移延性系数经验公式,该公式可供钢筋混凝土框架结构抗震设计和评估参考。     

L形型钢混凝土柱火灾后抗震性能试验研究

轴压比、剪跨比、腹杆间距是影响异形柱结构抗震设计的重要因素。对8根不同参数的L形型钢混凝土柱进行了低周反复试验,试验表明:受火后试件的屈服荷载、极限荷载以及位移延性均减小;增加轴压比提高了试件的极限荷载和刚度,使得裂缝发展受到抑制,破坏形态由弯剪破坏逐渐向剪切破坏转变;随着剪跨比的增加,试件的屈服荷载、极限荷载以及弹性工作阶段的刚度均呈现下降趋势;腹杆间距增加使得破坏时钢筋充分屈服,延性明显提高。     

型钢再生混凝土组合柱轴压比限值研究

在17个型钢再生混凝土组合柱低周反复荷载试验研究的基础上,结合型钢再生混凝土组合柱试验位移延性系数和极限角变形,给出了满足型钢再生混凝土组合柱抗震延性要求的轴压比限值。采用大小偏心受压界限破坏理论推导了发生弯曲破坏时型钢再生混凝土组合柱的标准轴压比计算公式。在此基础上,结合抗震等级的要求,考虑体积配箍率、剪跨比对型钢再生混凝土组合柱抗震性能的影响,最终提出了不同剪跨比、不同配箍率以及不同抗震等级下型钢再生混凝土组合柱的轴压比限值。研究结果可为型钢再生混凝土组合柱的抗震设计提供参考依据。     

十字形型钢混凝土柱火灾后抗震性能试验研究

为对火灾后十字形型钢混凝土柱进行抗震性能的研究,以剪跨比和配箍率为设计影响因素,对4根十字形型钢混凝土柱进行低周反复荷载试验。并对十字柱的荷载位移滞回曲线、骨架曲线及耗能能力等力学性能进行研究总结。试验表明:(1)十字形型钢混凝土柱剪跨比在一定范围内提高,构件破坏形态由剪切破坏转变为弯曲破坏,其极限承载力与耗能能力降低,构件延性变好,同时刚度随着剪跨比的增加退化曲线变得平缓。(2)配箍率的变化对十字形型钢混凝土柱最终破坏形态没有明显的影响,延性系数随构件的配箍率增加而减小,同时在试件屈服前,配箍率越大其耗能值越小,试件屈服后配箍率对试件的耗能值影响变化不大。     

重复荷载作用下箍筋约束混凝土T形柱性能

结构构件在实际使用期间可能会承受荷载随机或有规律地多次重复加卸作用,为研究轴压重复荷载作用下箍筋约束混凝土T形柱的性能,对5根不同配箍特征值的试件进行轴压重复荷载试验,并与1根单调轴心受压荷载作用下的试件对比,结果表明:轴压重复荷载作用下试件的破坏特征与单调轴心受压荷载作用下相似,随着配箍特征值增大,试件的破坏类型由斜向破坏变为纵向压碎破坏,峰值荷载及相应位移增大,骨架曲线下降段趋于平缓,试件的刚度退化得到有效延缓,延性变好,延性系数的计算结果与试验结果吻合良好,建立的公式可用于轴压重复荷载作用下箍筋约束混凝土T形柱延性系数的计算。     

高强砼与钢纤维砼框架节点抗震性能试验研究

对两榀钢纤维高强混凝土框架节点及四榀高强混凝土框架节点进行低周反复加载试验,分析了高强混凝土框架节点和钢纤维高强混凝土框架节点抗震性能指标,初裂荷载、屈服荷载、极限荷载、屈服位移、极限位移、位移延性、滞回曲线及耗能性能等。结果表明,钢纤维高强混凝土材料能明显提高节点的初裂值及节点的抗剪承载力,具有较好延性,从而可以在核心区少配箍筋,甚至不配箍筋,这样既保证了抗震性能要求,又解决了框架节点区钢筋密布而带来的施工困难,有良好的经济效益。