装配式五螺箍柱抗震性能试验研究

为对比装配式五螺箍钢筋混凝土柱和普通复合箍筋钢筋混凝土柱的抗震性能,并检验钢筋套筒连接的可靠性,设计了4个钢筋混凝土柱试件,进行抗震性能试验。试验结果表明:装配式五螺箍柱和现浇普通复合箍筋柱均具有良好的抗震性能,其滞回曲线饱满且相近;装配式五螺箍柱与普通复合箍筋柱骨架曲线在峰值前基本一致,但在达到峰值后,装配式五螺箍柱承载能力明显优于普通复合箍筋柱;装配式五螺箍柱破坏时,构件的裂缝主要出现在套筒连接区域的上部,证明钢筋套筒连接可靠。     

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。     

加固钢筋混凝土柱抗震性能参数影响分析

为研究轴压比、新增纵向钢筋配筋率、新增箍筋的直径及间距对增大截面加固钢筋混凝土柱抗震性能的影响,建立了加固钢筋混凝土柱有限元模型,通过与加固柱在往复荷载作用下的试验滞回曲线进行比较,验证了模型的有效性,并将模型应用于加固柱的抗震性能分析中。参数分析结果表明:增大截面加固钢筋混凝土柱随轴压比的增加滞回曲线饱满程度降低,屈服后位移循环次数减少,不利于抗震;加固柱的水平承载力和刚度随着新增纵筋配筋率的增加而大幅提升;减小加密区的箍筋间距、增加新增箍筋的直径改善增大截面加固柱的延性性能效果显著。     

基于OpenSees的高强钢筋混凝土柱抗震性能数值模拟

基于OpenSees平台,采用梁柱纤维单元建立了钢筋混凝土单柱的纤维模型,对循环荷载下的配置HRB500纵筋和箍筋的混凝土单柱非线性滞回反应进行了数值模拟。通过对模拟结果和试验结果的对比分析,验证了OpenSees平台对于配置高强钢筋混凝土柱的抗震性能模拟的可行性和精确性。     

高强箍筋约束足尺混凝土柱抗震性能试验研究

为研究高强箍筋约束足尺混凝土柱的抗震性能,进行了4个试件的低周反复荷载试验,测得了荷载-位移滞回曲线,研究了各试件的破坏模式、滞回性能、骨架曲线、延性性能及耗能能力。试验结果表明:高强钢筋用作箍筋时,足尺混凝土柱具有良好的延性和大的塑性变形能力,耗能能力强,抗震性能优越。     

箍筋锈蚀足尺混凝土构件抗震性能

为研究箍筋锈蚀对钢筋混凝土构件抗震性能的影响,通过对6个箍筋锈蚀率(质量分数)的大尺寸钢筋混凝土受弯构件进行低周反复荷载试验,得到各试件滞回曲线及骨架曲线,分析了箍筋锈蚀率对试件承载力、刚度、延性及耗能能力等的影响规律,并讨论了绣胀裂缝对试件受力性能的影响.结果表明:随箍筋锈蚀率的增大,试件滞回曲线捏拢现象显著,滞回环面积逐渐减小,刚度、延性和耗能能力逐步降低;当箍筋锈蚀率大于10.3%时,试件抗震性能降低更为显著.试验发现箍筋锈蚀导致混凝土约束作用减弱,试件达到极限荷载后呈现较明显的脆性性质,破坏形态逐渐向延性较差的剪切破坏转变.     

柱端箍筋不同加密的钢筋混凝土柱的抗震性能分析

为进一步明确柱端箍筋配置对钢筋混凝土柱的抗震性能影响,以柱端箍筋配置为主要研究参量,浇注4根钢筋混凝土柱试件。对各试件进行反复加载试验,研究各试件的滞回曲线、骨架曲线、承载能力、刚度退化及能量耗散系数等。结果表明,对柱端轴向0～250 mm范围内的箍筋进行加密,有增大试件的最大承载力和控制试件破坏之前的剪切变形量的作用;随着箍筋加密区的增大,试件的延性和耗能性能提升;随着加载循环次数的增大,各试件的承载力和刚度减小。     

配置多重复合箍筋的钢筋混凝土框架结构 抗震性能

设计并制作了3根配置多重复合箍筋的钢筋混凝土柱,进行了低周反复荷载试验,基于Mander模型和修正Kent-Park模型建立了框架柱在不同约束条件下混凝土的本构模型,采用OpenSees对混凝土柱试件进行了有限元分析; 通过与混凝土框架柱的试验结果对比,验证了多重复合箍筋约束的混凝土本构关系和框架柱建模的合理性,进一步建立了配置多重复合箍筋的钢筋混凝土复杂框架结构的有限元分析模型,并进行了时程反应分析。结果表明:3根多重复合箍筋约束混凝土柱的滞回曲线均呈较为饱满的弓形,表现出良好的塑性变形性能和耗能能力; 有限元模拟结果中的峰值荷载与试验结果较为接近,滞回曲线形状与试验结果基本吻合,建立的有限元模型能较准确地分析该类复合配筋柱的受力性能; 复杂框架结构的顶点位移在天津波作用下最大,在X,Y方向分别为341 mm和500 mm,结构整体位移角分别为1/120和1/82; 最大层间位移角出现在框架结构第3层,在X方向和Y方向分别为1/66和1/57,均能够满足现行抗震设计规范要求; 该钢筋混凝土框架结构的屈服顺序为梁端先于柱端发生屈服,实现了预期的“强柱弱梁”地震破坏机制。     

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。     

高强螺旋箍筋约束混凝土柱抗震性能试验

为了研究高强螺旋箍筋约束混凝土柱的抗震性能,完成了2个普通箍筋混凝土柱及2个高强螺旋箍筋约束混凝土柱足尺模型的低周反复荷载试验,描述了高强螺旋箍筋约束混凝土柱的破坏过程及破坏形态,分析了高强螺旋箍筋约束混凝土柱的滞回曲线、骨架曲线、延性性能和耗能能力.结果表明:轴压比是影响试件延性性能的主要因素之一;高强螺旋箍筋约束混凝土柱在高轴压比作用下对框架柱延性性能及耗能能力提高的效果非常明显;在轴压比相同的条件下,高强螺旋箍筋约束混凝土柱滞回曲线饱满且无捏缩现象,量纲一的骨架曲线下降段平稳,延性性能较好.     

高轴压比高强混凝土足尺框架柱抗震性能研究

对9个高轴压比、高强纵筋、高强箍筋、高强混凝土井字箍矩形截面足尺框架柱进行了水平低周反复荷载作用下的抗震性能试验研究,讨论了其破坏机理、破坏形态和滞回特性,分析了轴压比、混凝土强度、箍筋形式及配箍率等因素对试件滞回曲线、骨架曲线、刚度、承载力及延性的影响规律。研究表明:足尺框架柱破坏时混凝土脱落较为严重;高轴压比、高强钢筋、高强混凝土矩形截面足尺框架柱的滞回曲线较为扁平,耗能亦较差,下降段较陡且延性较差;柱中部箍筋非加密区由于纵向钢筋受压失稳而发生破坏导致试件的滞回曲线很扁,且几乎没有下降段;随着混凝土强度等级提高,骨架曲线的最大荷载对应的位移和极限破坏荷载对应的位移均较小,骨架曲线的下降段亦较陡。建议对高轴压比高强混凝土框架柱应沿着整个柱高加密箍筋。     

反复荷载作用下焊接环式箍筋对高强混凝土柱的约束作用研究

通过6个配有焊接环式复合箍筋高强混凝土柱的水平低周反复加载试验及有限元数值模拟,研究了箍筋对柱受力性能和变形性能的影响。试验及数值模拟中考虑了轴压比、配箍率这两个参数的影响,由试验及数值模拟得到了力与位移的滞回曲线和骨架曲线,分析了箍筋对试件延性、滞回特性、耗能性能以及正截面抗弯承载力的影响。研究结果表明,在焊接环式箍筋的约束下,试件正截面的实际抗弯承载力明显要高于《混凝土结构设计规范》计算值,说明箍筋发挥了很好的约束作用;与一般的钢筋混凝土柱相比,所有试件的滞回曲线都更加饱满,没有明显的捏拢现象,证明这种箍筋的约束作用大大提高了柱的抗震能力和耗能能力;随着箍筋的约束指标增大,试件的延性可以得到提高,并且还能减小轴压比的增大对柱延性产生的不良影响。     

新型型钢混凝土柱的数值模拟及轴压比限值研究

Ⅰ形和H形等传统配钢形式不能对核心混凝土提供足够约束,型钢混凝土(SRC)柱的抗震性能因此较普通钢筋混凝土柱提高不多,其在高地震烈度区的应用受到限制,作者在此背景下提出两种新型截面型钢混凝土柱。基于ABAQUS工作平台,建立已完成的5个新型柱试验试件的数值分析模型,对其进行循环往复荷载作用下的全过程分析,并将试件的数值计算结果与试验结果进行对比分析,讨论滞回曲线、骨架曲线和型钢应力状态等的对比结果,模拟计算与试验结果吻合较好。在此基础上,分析轴压比、混凝土强度和箍筋间距对柱抗震性能的影响,并研究新型柱在不同抗震等级下的设计轴压比限值,所提建议数值可供规范修订和工程计算参考。     

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。     

钢筋混凝土柱弯剪破坏恢复力模型骨架曲线

为研究弯剪破坏柱的抗震性能,进行了不同设计参数的24根钢筋混凝土（RC）柱的拟静力试验,分析了剪跨比、轴压比及配箍率（箍筋间距）对柱破坏模式及其抗震性能的影响,给出了确定弯剪破坏柱开裂、屈服和破坏时对应荷载及位移的计算方法,并提出了建立弯剪破坏柱恢复力模型骨架曲线的简化方法。研究结果表明：发生弯剪破坏的柱,其变形在2Δy～4Δy前弯曲作用明显,滞回曲线饱满,但之后由于抗剪能力不足会突然丧失承载力;利用弯剪破坏柱的3个特征点（开裂点、屈服点、剪切破坏点）建立其恢复力模型骨架曲线的方法,简化了RC柱的受力分析,可用于计算地震作用下弯剪破坏RC柱的荷载-变形全曲线。建立的恢复力模型骨架曲线与试验曲线吻合较好。     

焊接封闭箍筋约束混凝土柱拟静力试验研究

为研究焊接封闭箍筋约束混凝土柱的抗震性能,共进行了12根焊接封闭箍筋混凝土柱试件在低周反复荷载作用下的拟静力试验。分析了试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能性能、刚度退化等抗震性能指标。试验结果表明:各试件滞回曲线较为饱满,捏缩现象较轻,表现出良好的延性及耗能性能;随着剪跨比的增大,试件的承载能力逐渐减小,延性及耗能能力增强;随着轴压比的增大,试件的承载能力、延性及耗能能力均增大;各试件的极限位移角均大于1/25,抗震性能良好,能满足工程实践的要求。     

考虑纵筋屈曲的钢筋混凝土柱抗震性能数值仿真

纵筋屈曲行为是结构构件震后损伤及实验室抗震研究中常观察到的典型失效模式。为研究纵筋屈曲对钢筋混凝土柱在水平往复循环荷载作用下滞回性能的影响,基于Dhakal和Maekawa提出的纵筋受压等效屈曲长度计算方法,给出了基于Open Sees程序考虑纵筋屈曲的数值建模方法。对已有钢筋混凝土柱水平往复加载试验进行数值仿真分析,结果表明,考虑纵筋屈曲行为的数值建模方法可以更好地模拟钢筋混凝土柱的水平往复滞回性能,特别是对于轴压比较大的钢筋混凝土柱尤为重要,不考虑纵筋屈曲行为将显著高估钢筋混凝土柱在达到水平极限承载能力之后的水平承载力和位移延性性能。研究成果可为钢筋混凝土抗震性能数值仿真和水平承载力评估提供参考。     

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。     

高轴压比CFRP约束钢筋混凝土圆柱抗震性能试验与有限元分析

为研究高轴压比下FRP约束钢筋混凝土圆柱的抗震性能,对6根碳纤维约束钢筋混凝土圆柱及2根对比柱进行伪静力试验。结果表明:塑性铰区包裹碳纤维可显著改善高轴压比柱的抗震性能,轴压比较高时不应忽略箍筋对核心混凝土的约束贡献。基于OpenSees中的纤维模型,对柱水平力-位移滞回曲线进行有限元模拟。轴压比小于0.45时,数值模拟与试验结果吻合较好;轴压比大于0.45时,考虑核心混凝土受箍筋及FRP双重约束的计算结果与试验结果更为接近。分析轴压比、FRP包裹长度等参数对约束柱抗震性能的影响,轴压比大于0.6时,FRP约束混凝土圆柱的水平承载力开始降低;FRP在塑性铰区的包裹长度为1.2倍柱直径时,可达到与全柱包裹相当的效果。     

低周反复扭矩作用下钢骨混凝土柱有限元分析

为研究钢骨混凝土柱在低周反复扭矩作用下的抗震性能,通过设计5根钢骨混凝土构件进行数值模拟分析,得到构件的滞回特性、骨架曲线、延性等来探讨轴压比、箍筋间距、钢骨尺寸等因素对钢骨混凝土抗震性能的影响.结果表明,钢骨混凝土柱滞回曲线饱满,具有良好的承载力、延性及耗能能力.轴压比越大,延性越小,耗能能力越差;而增大钢骨尺寸可以提高构件的极限承载力;箍筋间距对钢骨混凝土抗震性能的影响相对较小,但适当的减小箍筋间距对提高钢骨混凝土构件的延性有一定的作用.