配置高强钢筋工字形截面剪力墙试件抗震抗剪性能试验与有限元分析

通过对4片配置HRB600级钢筋以及1片配置HRB400级钢筋的工字形截面剪力墙进行低周反复加载对比试验,考察了配置HRB600级钢筋剪力墙与HRB400级钢筋剪力墙的性能差异;探讨高强钢筋剪力墙墙体配筋率、轴压比对剪力墙抗震抗剪性能的影响。试验结果表明：与HRB400级钢筋剪力墙相比,HRB600级钢筋剪力墙的极限抗剪承载能力略低,达到极限抗剪承载力时墙体中的钢筋也没有达到屈服;但加载后期墙体裂缝宽度更小,变形能力也更好。在试验的基础上,应用有限元分析软件VecTor2,对影响配置高强钢筋低矮剪力墙抗剪承载力的主要因素进行分析,并对HRB600级钢筋剪力墙抗震抗剪承载力计算时钢筋设计强度取值给出建议。     

国内 HRB600 级高强钢筋研究及应用现状

HRB600级钢筋因其强度高、延性好、拥有良好的使用性能,在国外已经得到广泛应用。国内对HRB600级钢筋才刚刚起步,本文对国内HRB600级钢筋生产工艺、力学性能、配置HRB600钢筋的混凝土构件抗弯、抗剪性能、疲劳性能以及抗震性能相关研究进行了归纳总结,并提出需进一步研究的问题。     

HRB600钢筋钢纤维混凝土梁柱边节点抗震性能试验研究

为减小配置HRB600钢筋梁柱边节点的梁筋粘结退化,设计钢纤维整体增强或局部增强的梁柱边节点,进行两个配置HRB600/HRB400钢筋混凝土梁柱边节点和2个配置HRB600高强钢筋的钢纤维整体增强或局部增强的混凝土梁柱边节点的低周往复荷载试验,得到试件的破坏形态和滞回曲线,对比分析边节点的耗能能力、延性性能、核心区剪切变形和梁筋粘结退化。结果表明:往复荷载下HRB600钢筋混凝土节点具有较高的承载能力、耗能能力和延性性能,但HRB600钢筋与普通混凝土粘结退化过快;钢纤维整体增强或局部增强混凝土的措施可以减缓HRB600梁筋粘结退化,改善边节点的破坏形态,减小核心区的剪切变形,提高耗能能力;钢纤维整体增强的梁柱边节点具有更高的延性性能和耗能能力,其HRB600梁筋粘结退化更为缓慢。     

HRB600级钢筋高强混凝土柱偏心受压性能试验研究

为研究HRB600级钢筋高强混凝土柱的偏心受压性能,以推动HRB600级钢筋的工程应用,进行了9根截面尺寸为600 mm×600 mm、混凝土强度等级为C60～C100的高强混凝土柱单调偏心加载试验,其中7根柱的纵筋为HRB600级钢筋,2根柱的纵筋为HRB400级钢筋。分析了钢筋强度、混凝土强度、配箍率及偏心距等参数对钢筋高强混凝土柱偏压性能的影响规律。研究结果表明:HRB600级钢筋高强混凝土柱的破坏特征、挠度曲线、截面应变分布规律与普通钢筋混凝土柱基本一致;大偏心受压状态下,HRB600级钢筋高强混凝土柱受压承载力较HRB400级钢筋高强混凝土柱提高了8.55%,且峰值后的荷载-挠度曲线下降平缓;随着混凝土强度、配箍率和箍筋强度的提高,其压弯承载力均有所提高;采用现行混凝土结构设计规范中的相关公式计算HRB600级钢筋高强混凝土柱的压弯承载力、平均裂缝间距与最大裂缝宽度,具有较好的可靠性。     

配置HRB600E高强钢筋的混凝土柱抗震性能试验研究

HRB600E钢筋是一种新型高强度钢筋,为改善矩形柱抗震性能并推广HRB600E级高强钢筋的应用,通过对6个配置HRB600E钢筋的不同轴压比、不同钢筋强度和纵筋配筋率的混凝土矩形柱进行低周往复荷载试验,得到试件的滞回曲线、骨架曲线和纵筋应变曲线。对比分析高强钢筋混凝土柱的破坏特征、滞回特性、骨架曲线、刚度退化等抗震性能指标。研究结果表明:配置HRB600E高强钢筋的混凝土柱的破坏特征与配置普通钢筋的混凝土柱相似;通过减小轴压比或增加钢筋强度均能改善配置HRB600E高强钢筋试件的滞回特性、减缓刚度退化、提高试件的抗震性能;配置高强钢筋的构件与高强混凝土配合使用时受力性能更优。     

600 MPa级钢筋混凝土梁受弯性能试验研究

通过对32根HRB600钢筋试件和6根HTRB600钢筋试件的拉伸试验,确定了600 MPa级钢筋的极限强度值和屈服强度值。根据拉伸试验的结果可知:HTRB600钢筋的力学性能尚不稳定,需进一步试验研究。通过12根HTRB600钢筋混凝土梁和8根HRB600钢筋混凝土梁的受弯试验,研究了配置600 MPa级钢筋混凝土梁的受弯性能。根据试验结果可知:配置600 MPa级钢筋混凝土梁,仍可以在平截面假定的基础上进行受弯承载力的分析。通过对比分析发现:配置HRB600钢筋混凝土梁的钢筋强度能够充分发挥,且具有良好的延性,而配置HTRB600钢筋的混凝土梁钢筋的强度不能充分发挥,因此计算得到的承载力应适当折减。     

HRB400级钢筋的研制、性能和应用

通过“六五”、“七五”期间对HRB400级钢筋的研制和钢筋应用技术研究,提出了HRB400级钢筋的各项性能和设计指标,并根据对构件的受力性能试验研究结果,将HRB400级钢筋纳入了钢筋标准,制定了应用技术规程。     

HRB600级钢筋钢纤维高强混凝土柱的受压性能

为了解HRB600级钢筋钢纤维高强混凝土柱的受压性能,推动高强钢筋和高强混凝土的工程应用,进行了 3根混凝土强度等级为C80、截面尺寸为600mmx600mm、不同偏心距的HRB600级钢筋钢纤维高强混凝土柱的受压试验,分析了其破坏特征、变形能力和材料应变发展规律,并与相应的HRB600级钢筋高强混凝土柱受压试验结果进...     

HRB600级钢筋高强混凝土梁受弯性能试验研究

为了解HRB600级钢筋高强混凝土梁的受弯性能,对9根高强钢筋高强混凝土梁和1根HRB400级钢筋梁进行受弯试验,对比分析不同设计变化参数对试验梁的承载力、挠度和裂缝发展变化规律的影响。以试验为基础,探讨了混凝土强度与HRB600级钢筋合理匹配问题,分析国内外现行设计标准对HRB600级钢筋高强混凝土梁承载力、挠度及裂缝宽度计算方法的合理性。研究结果表明:HRB600级钢筋高强混凝土梁的承载力实测值与相关标准推荐算式计算值吻合较好;对于短期最大裂缝宽度,GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》的计算误差相对较小;对于挠度,GB 50010—2010的计算值相对于实测值及美国ACI318-08计算值偏小些,可靠性水平相对低些,但对HRB600级钢筋高强混凝土梁的挠度计算仍具有适用性;HRB600级钢筋与C80—C100混凝土匹配效果较佳。     

轴心受拉构件混凝土有效受拉面积的试验研究

通过10根中心配置HRB400级钢筋的混凝土棱柱体构件轴心受拉试验,并结合已有的11根配置HRB335级钢筋的相同构件试验结果,探讨了混凝土表面应变的变化以及钢筋级别对轴心受拉构件混凝土有效受拉面积的影响。结果表明:在轴心受拉情况下,配置HRB335钢筋和配置HRB400钢筋的混凝土有效受拉面积略有差异;对配置HRB400和配置HRB335钢筋的构件,混凝土有效受拉面积可分别按半径为7.3d(d为钢筋直径)和7.4d的圆形面积计算,或分别按边长为6.5d和6.6d的正方形面积计算。     

配置600 MPa级钢筋的混凝土十形截面柱抗震性能试验

通过对6个配置600 MPa级钢筋的混凝土异形柱和1个配置HRB500钢筋的普通混凝土异形柱进行低周反复加载试验,分析轴压比和箍筋间距对600 MPa级钢筋异形柱构件的破坏特征、承载能力、变形能力、滞回能力、耗能能力以及刚度退化的影响规律,研究600 MPa级钢筋在异形柱中的适用性。结果表明:所有试验异形柱在剪力和弯矩共同作用下均发生弯曲剪压型破坏;小箍筋间距能够提高异形柱的延性性能和耗能能力,改善异形柱的抗震性能;轴压比对于异形柱变形能力有显著影响,高轴压比下,其变形能力差,但是承载力有所提高;与普通钢筋异形柱相比,配置600 MPa级钢筋的异形柱承载能力有所提高并且具有优良的抗震性能。     

HRB400级钢筋工程设计

简要介绍HRB400级钢筋的材料性能,列出了HRB400级钢筋工程结构的设计选材、锚固、抗震、连接等方面的主要问题,同时还给出了HRB400级钢筋的具体设计计算方法和施工代换的处理方法。     

HRB600级钢筋钢纤维高强混凝土柱抗震性能研究

为研究HRB600级钢筋高强高性能混凝土柱的抗震性能，进行了6根大尺寸方形截面(600mm×600mm)混凝土柱在高轴压比条件下的低周反复荷载试验，包括2根HRB600级钢筋普通高强混凝土柱和4根HRB600级钢筋钢纤维高强混凝土柱，对比分析了各试件的破坏形态、滞回性能、承载力、刚度退化规律、延性和耗能能力。在试验基础上建立了HRB600级钢筋钢纤维高强混凝土柱的恢复力模型。研究结果表明：钢纤维可以减小高强混凝土柱的裂缝宽度，有效防止混凝土保护层脱落，减小柱的残余变形，提高柱的震后恢复性能；HRB600级钢筋钢纤维高强混凝土柱的变形能力良好，随着钢纤维掺量的增加，高强混凝土柱的位移延性系数逐渐增大；基于试验数据建立的HRB600级钢筋钢纤维高强混凝土柱恢复力模型计算精度良好；该类型柱可较好地满足现行抗震设计规范要求，宜于推广应用。     

HRB600E钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

为研究HRB600E钢筋对混凝土柱抗震性能的影响,对7根分别配有HRB600E,HRB500,HRB400钢筋的混凝土柱进行低周反复加载试验,分析轴压比、配箍特征值和钢筋强度对试件的破坏形式、滞回曲线、骨架曲线、延性及耗能能力等抗震性能的影响。结果表明:各试件破坏形态均为弯曲破坏,HRB600E钢筋能够发挥其强度优势;高轴压比下,试件刚度退化加快,延性降低,承载力和耗能能力增大;配箍特征值的增大,延缓斜裂缝开展,改善试件的滞回性能,延性和耗能能力提高;随着钢筋强度提高,配有HRB600E钢筋的混凝土柱试件承载能力稍有增加,刚度退化更平缓,延性和耗能能力有所降低,但仍满足规范要求,可以达到节省钢材的目的。     

HRB600级钢筋高强混凝土柱抗震性能试验研究

为研究HRB600级钢筋高强混凝土柱的抗震性能,进行9根截面尺寸为600mm×600mm的高强混凝土柱在工程实际轴压比条件下的低周反复荷载试验,主要设计变化参数为钢筋等级、箍筋间距、混凝土强度和轴压比。对比分析各试件的破坏形态、滞回性能、承载力、延性、刚度退化和耗能能力,基于试验建立HRB600级钢筋高强混凝土柱的恢复力模型。结果表明：各试件的破坏形态相似,均为延性弯曲破坏,柱底出现塑性铰,纵筋屈曲,混凝土保护层脱落;HRB600级钢筋高强混凝土柱不仅具有较好的滞回性能以及变形与耗能能力,且震后可恢复性能相对较好;高强混凝土柱设计中,HRB600级钢筋与C80混凝土匹配应用效果较优;合理配置箍筋,可使HRB600级钢筋高强混凝土柱在高轴压比条件下的延性系数大于4.0;文章基于足尺构件试验建立的恢复力模型,以期可为相关工程结构抗震弹塑性分析提供参考。     

HRB400(Ⅲ)级钢筋在混凝土中应用

简要介绍了HRB400(Ⅲ)级钢筋的材料性能;结合工程实例对HRB400(Ⅲ)级钢筋与HRB335(Ⅱ)级钢筋在不同构件、不同部位情况下的应用做了对比分析,从而使设计人员对HRB400(Ⅲ)级钢筋的工程应用有了具体的认识。     

配筋暖砖墙体抗剪性能研究

为考察配筋暖砖墙体的抗剪性能,文中利用ANSYS软件建立了6片不同混凝土强度等级、竖向压力、是否带有洞口的6片墙体有限元模型,进行了配筋暖砖墙体的抗剪性能数值分析,获得不同参数对配筋暖砖墙体的抗剪性能的影响规律,为配筋暖砖墙体的工程应用提供理论依据。     

配置HRB600钢筋的部分预应力混凝土梁疲劳试验研究

通过配置HRB600钢筋的部分预应力混凝土梁的疲劳试验,分析了部分预应力混凝土梁经过疲劳荷载作用后的裂缝开展、混凝土应变、HRB600钢筋和钢绞线的受力性能、挠度变化特点等。试验结果表明:经过疲劳荷载作用后进行静载破坏的试验梁较对照静载试验梁,开裂更早、裂缝数量更多、变形更大。同时,HRB600钢筋和预应力钢绞线的变形恢复能力较好,且能够很好地协同工作。可知配置HRB600钢筋的部分预应力混凝土梁具有较好的抗疲劳性能。     

HRB600级钢筋高强混凝土柱的轴心受压性能

为了解HRB600级钢筋高强混凝土柱的轴心受压力学性能,对5根截面尺寸为600 mm×600 mm、不同设计参数的高强混凝土柱进行轴压试验,其中4根柱的纵筋为HRB600级钢筋,1根柱的纵筋为HRB400级钢筋。在试验基础上,采用非线性有限元模型进行数值模拟,探讨混凝土强度、配箍率及箍筋强度等设计变化参数对HRB600级钢筋高强混凝土柱轴压性能的影响规律,对中、美、日三国《混凝土结构设计规范》中轴压承载力计算法的适用性进行验证。研究结果表明:随着混凝土强度等级的提高,HRB600级钢筋高强混凝土柱的承载力明显提高,轴压刚度有所提高,荷载-变形曲线下降段变陡;随着配箍率的增大,柱的承载力、延性有所提高,轴压刚度略有提高;随着箍筋强度的提高,柱的承载力、轴压刚度变化不大,但其峰值后的性能改善明显;当HRB600级钢筋的抗压强度值取500 MPa时,按中、美、日三国《混凝土结构设计规范》推荐的承载力计算式都有足够的安全储备。     

HRB400级钢筋焊接网剪力墙试验研究

介绍了4片HRB400级钢筋焊接网作为分布筋的矩形、工形和T形截面的中、高剪力在反复水平荷载作用下的试验。试件按《建筑抗震设计规范》GB50011－2001设置约束边缘构件;研究了在中、高轴经下的剪力墙受承载力、变形能力、延性及破坏形态等性能。结果表明,剪力墙具有较大的延性和耗能能力,为HRB400级钢筋用作抗震剪力墙的分布筋提供了试验依据。