配置CRB600H高强箍筋混凝土柱抗震抗剪性能试验研究

通过8根配置CRB600H高强箍筋混凝土柱和1根配置HRB400普通箍筋混凝土柱的低周反复加载试验,对比分析了高强箍筋混凝土柱的抗震抗剪性能,探讨了配箍率、箍筋间距、箍筋形式、轴压比和混凝土强度对其抗震抗剪性能的影响,并对高强箍筋的应力发挥水平进行了研究。此外,通过将国内外发生剪切破坏的400 MPa级普通箍筋柱试验数据,与高强箍筋柱试验结果进行对比分析,进一步研究CRB600H箍筋柱与普通箍筋柱的性能差异。结果表明:CRB600H高强箍筋柱与400 MPa级普通箍筋柱相比,抗剪承载力差异不大,但具有更好的延性和极限变形能力;现行混凝土规范高估了高强箍筋柱的抗震抗剪承载力,偏于不安全;增加配箍率可提高柱的极限变形能力;在相同配箍率下,密配小直径箍筋和采用复合箍筋形式可改善柱的的抗震性能;限制轴压比和在一定范围内采用强度较高的混凝土对提高柱的抗震性能有利;在给出配箍率替代本文配箍率下,达到峰值承载力时,柱端CRB600H箍筋屈服,箍筋强度能够充分发挥。     

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。     

小剪跨比混凝土叠合框架梁梁端抗震性能试验研究

设计了8个剪跨比为1.42、配置HRB500高强纵筋的混凝土叠合框架梁梁端试件,对其进行了低周反复加载试验,研究了叠合梁的裂缝发展特征、破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、位移延性等抗震性能以及极限承载能力,分析了配箍形式和结合面类型对叠合梁抗震性能的影响。试验结果表明:叠合试件的水平叠合面和结合面出现开裂和滑移,其滞回曲线出现捏拢,耗能和承载力均小于整浇试件,但其位移延性系数大于整浇试件;受弯破坏试件的位移延性系数为4.2~8.3,剪压破坏试件的位移延性系数为2.4~6.4;达到极限承载能力前,所有试件的高强纵筋均受拉屈服,剪压破坏试件的箍筋也受拉屈服;按规范GB 50010-2010计算的叠合试件承载力与试验值之比的平均值为0.82,受弯破坏的叠合试件与整浇试件的承载力之比的平均值为0.85;配箍形式对叠合试件的极限承载能力影响不大,配置复合式组合封闭箍筋的键槽结合面叠合试件未出现叠合面开裂,其抗震性能相对较高。     

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。     

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。     

配置高强箍筋混凝土框架梁端抗震性能试验研究

进行15个框架梁端试件的低周反复加载试验,其中试件的剪跨比包括1.4、2.5和3.4,试件的受力纵筋为HRB500级钢筋,箍筋为970MPa级PC钢棒和HRB400级钢筋。研究配置高强纵筋和高强箍筋的混凝土框架梁端的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、位移延性和刚度退化等抗震性能和极限承载力,分析平均约束应力（ ）的影响,并利用试验结果对比分析了中国、美国和日本相关标准的受剪承载力计算公式。结果表明：提高 可限制试件裂缝开展,降低破坏程度,使试件滞回曲线饱满,并可提高其抗震性能与极限承载力,但对受弯破坏试件的承载力和位移延性的提高幅度不大,且过大的 会使梁身过强而出现梁端结合面破坏;达到极限承载力时,所有试件的受力纵筋均屈服,受剪破坏试件中PC钢棒箍筋的实测最大应变值为 ;当取 为钢筋实测屈服强度且 ≤3.5MPa时,按《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010）和《高强箍筋混凝土结构技术规程》（CECS 356-2013）计算受剪承载力与试验值之比平均分别为0.91和0.87。     

高强箍筋高强混凝土Z形截面柱框架节点抗震性能试验研究

为了研究高强箍筋约束高强混凝土Z形截面柱框架节点在地震作用下的抗震性能,对缩尺比为1∶2的5榀配置高强箍筋和1榀配置普通强度箍筋的高强混凝土Z形截面柱框架节点试件进行拟静力试验。研究了高强箍筋约束高强混凝土节点的破坏形态、滞回性能、骨架曲线、延性、耗能能力、刚度退化、受剪承载力以及高强箍筋应力发挥水平等。分析了剪压比、轴压比、箍筋的体积配箍率等参数对Z形截面柱框架节点破坏形态、滞回性能和受剪承载力的影响。结果表明：Z形截面柱节点的破坏形态受设计参数的影响,有弯曲破坏和弯剪破坏两类;与普通强度箍筋高强混凝土Z形截面柱框架节点相比,高强箍筋高强混凝土Z形截面柱框架节点在显著提高节点最大剪压比控制值的同时具有优越的抗震性能。给出了高强箍筋应力的取值,采用JGJ 149—2017《混凝土异形柱结构技术规程》公式计算高强箍筋高强混凝土Z形截面柱框架节点的受剪承载力是可行的,将其计算结果与试验结果进行了比较,两者吻合较好。     

桁架-拱模型计算高强箍筋混凝土构件剪切承载能力

对采用高强度钢筋做箍筋的混凝土构件受剪进行了试验研究,试验表明,高强箍筋混凝土构件具有良好的抗震性能,结合推导的钢筋混凝土构件受剪承载力桁架-拱模型计算公式,采用桁架-拱模型计算高强箍筋混凝土,计算结果与试验结果相比较为符合,最后给出了高强箍筋混凝土抗剪计算的实用理论公式。     

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。     

高强箍筋约束高强混凝土短柱的力学性能试验研究

针对高强箍筋高强混凝土短柱的受剪性能,通过低周反复水平加载试验考察高强箍筋约束高强混凝土短柱的破坏形态、箍筋应力的变化,并通过与配置普通强度箍筋混凝土短柱的对比试验,研究高强箍筋约束高强混凝土短柱的滞回性能和受剪承载力。结果表明,采用高强复合箍筋约束高强混凝土短柱,可提高高强混凝土短柱在地震作用下的变形能力和耗能能力;与普通箍筋约束柱相比,高强箍筋约束柱的试件的峰值应力和峰值应变都得到了不同程度的提高;高强箍筋可以提高约束混凝土构件的变形性能,使高强箍筋约束高强混凝土达到比较好的约束效果。     

EXPERIMENTAL STUDY ON SHEAR BEHAVIOR OF BEAM WITH C100 CONCRETE AND HRBFS00 GRADE REBAR

通过对4根配箍率不同,剪跨比为3的高强钢筋C100混凝土梁的抗剪试验,观测梁的破坏过程及裂缝发展形态;并根据试验结果数据分析其抗剪承载力;最后将试验值与采用GB 5001—2010《混凝土结构设计规范》公式计算的计算值进行了对比。结果表明,高强钢筋C100混凝土梁抗剪承载力稳定,破坏形态与普通混凝土梁相似;适量提高配箍率,可以有效地控制斜裂缝的开展,提高梁的抗剪承载力;对于剪跨比为3的高强钢筋C100混凝土梁来说,GB 5001—2010《混凝土结构设计规范》公式用于无腹筋梁抗剪计算是偏高的,而用于有腹筋梁抗剪设计是偏保守的。     

混杂纤维活性粉末混凝土梁抗剪性能试验研究

为了研究高强钢筋混杂纤维增强活性粉末混凝土(Hybrid Fiber Reinforced Reactive Powder Concrete,HFRPC)抗剪性能,进行12根HFRPC梁抗剪试验,变化参数包括:剪跨比、配箍率、箍筋强度、箍筋放置角度和纤维掺量等。试验结果表明:混杂纤维显著改善了RPC梁的抗剪变形能力,使梁由脆性剪切破坏变为延性破坏,粗聚烯烃纤维有效阻止了临界斜裂缝的扩展,峰值荷载后承载力下降缓慢,梁斜裂缝条数增多、宽度减小;剪跨比为3.5时,发生了以斜拉破坏为主的剪切破坏;剪跨比增加,承载力下降;高强箍筋屈服,配箍率由0.42%提高到0.64%时,剪跨比为1.5、2.5和3.5,抗剪承载力分别提高22.1%、7.1%和8.1%,再增加配箍率对抗剪承载力的增强作用不大;钢纤维体积率由1%提高到2%,抗剪承载力约提高17.0%。采用现有规范计算梁的抗剪承载力会导致过于保守;法国规范是针对RPC建立的公式,但离散系数大,斜拉破坏时计算值偏不安全。首次提出了剪切韧性指数的概念,以表征混杂纤维增强RPC梁的剪切变形能力和韧性;基于塑性理论,在抗剪承载力公式中首次引入塑性剪切系数,以考虑混杂纤维阻裂、桥联作用和剪跨比对剪切承载力和变形的影响,理论计算值与试验值吻合良好。     

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。     

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。     

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。     

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。     

500MPa细晶粒箍筋混凝土梁抗剪试验研究

为了研究500 MPa细晶粒箍筋混凝土梁的受剪性能,对16根配置500 MPa细晶粒箍筋、1根400 MPa及1根600 MPa箍筋的混凝土梁进行了在集中荷载作用下的受剪试验,分析了采用500 MPa细晶粒箍筋混凝土梁的斜截面受剪承载力及使用阶段的裂缝宽度,观测了混凝土强度等级、剪跨比、箍筋强度、配箍率、截面尺寸、截面形状等条件不同时试件的裂缝、挠度、承载力及破坏形态;并将实测值与有关公式的计算值进行了比较。试验结果表明,构件的斜截面承载力仍可按现行《混凝土结构设计规范》的相关公式进行计算,并有足够的安全储备。     

钢纤维活性粉末混凝土梁柱中节点抗震性能试验研究

为研究钢纤维活性粉末混凝土梁柱中节点的抗震性能及受剪承载力,完成了8个钢纤维活性粉末混凝土梁柱中节点试件的拟静力试验,研究了钢筋强度、节点核心区配箍率、贯通节点的腰筋及柱内非角部钢筋对活性粉末混凝土梁柱中节点的破坏过程、破坏形态、受剪承载力、滞回特性、耗能、承载力和刚度退化等抗震性能的影响。结果表明,梁柱纵筋采用HRB600高强钢筋延缓了刚度退化速率,提高了试件的耗能能力;核心区箍筋配筋率的增大能够改善破坏阶段试件的承载力退化特性和耗能能力,节点核心区横向钢筋面积率为0~0.98%时,节点的受剪承载力和延性随横向钢筋面积率的增大而增大;贯通节点的梁内腰筋和柱内非角部钢筋均能够有效提高节点受剪承载力、延缓构件承载力的退化、提高其耗能能力。采用GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》的受剪承载力公式,对于低配箍率节点承载力计算偏于保守,当面积配箍率大于0.98%时偏于不安全;ACI 352-02中公式的计算结果与试验值更接近,约有9%~46%的安全裕度。     

钢板栓筋连接高强箍筋约束混凝土柱的抗震性能试验研究

提出装配框架柱的一种新型连接型式——钢板栓筋连接型式。采用足尺模型,设计了2个钢板栓筋连接高强箍筋约束混凝土柱和2个对比现浇普通箍筋柱。通过拟静力低周反复加载试验,并与现浇普通箍筋柱对比,研究钢板栓筋连接高强箍筋约束混凝土柱的承载能力和抗震性能。观测了4个试件受力→变形→损伤→裂缝→屈服的全过程,并分析各试件的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、刚度衰减、位移延性、耗能能力等。试验表明:在相同条件下,钢板栓筋连接高强箍筋约束混凝土柱具有与现浇普通箍筋柱相当的承载力,其抗震性能良好;连接处采用焊接及水平栓筋的钢板栓筋连接高强箍筋约束混凝土柱是可靠的。     

SC梁与CCSHRC柱端板螺栓连接节点试验

为了验证钢与混凝土组合梁（SC梁）与高强复合连续螺旋箍约束钢筋混凝土柱（CCSHRC柱）节点的受力机理及抗震性能,对足尺的端板螺栓连接的SC梁与CCSHRC柱节点试件进行了低周反复荷载试验,对节点的抗震受剪承载力进行了分析,并根据试验结果得到了节点核心区抗震受剪承载力的计算公式。结果表明:组合节点受力合理,破坏前梁端形成明显的塑性铰,同时由于高强螺栓预压力的存在以及钢板箍的约束作用,使得核心区混凝土处于三轴受压应力状态,抗震受剪承载力显著提高,大大改善了节点区的抗剪能力,同时也增大了节点的刚度,所得抗震受剪承载力的计算公式可供实际工程参考。