原创《高轴压比作用下型钢超高强混凝土框架抗震试验》：这篇高强论文范文为免费优秀学术论文范文,可用于相关写作参考。
摘 要：为了研究型钢超高强混凝土框架结构的抗震性能,进行了3榀单层单跨框架结构拟静力试验分析,研究了框架结构在低周反复荷载作用下结构整体的破坏形式和柱根部的破坏过程,并由此分析了和其相对应的滞回曲线和骨架曲线,梁端和柱底的应变,以及各阶段的荷载值和位移值,并通过应变情况判别整体结构的变形情况.通过实验得到框架结构的延性系数、耗能能力、强度退化和刚度退化.结果表明,型钢超高强混凝土框架具有良好的延性,正向和反向的延性系数相差不大,耗能能力良好,强度和刚度退化比较缓慢,滞回曲线饱满；柱子是框架结构消耗地震能量的主要组成部分,而梁的约束也提高了结构的整体性和耗能能力,使结构在承载力下降到极限荷载的80%之后,仍能保持结构整体的稳定性,同时具有一定的耗能能力,保证了结构在大震作用下,仍拥有一定的承载能力,不至瞬间倒塌.
关键词：超高强混凝土；框架结构；滞回曲线；破坏机制
中图分类号：TU398.2文献标识码：A
型钢超高强高性能混凝土结构目前的研究并不是十分广泛,并且已有的研究仅仅局限在构件的层面,对整体结构的研究仍然很少.本文就是基于此种情况,研究型钢超高强高性能混凝土框架结构的抗震性能.近年来,对型钢混凝土结构在反复荷载作用下的延性、耗能等研究已经取得了一定的成果,如薛伟辰＼[1＼]研究了四层两跨高性能混凝土框架的抗震性能；郑山锁＼[2＼]进行了型钢高强高性能混凝土框架结构地震损伤试验研究；李忠献＼[3＼]研究了翼缘削弱的型钢混凝土框架整体结构的抗震性能；傅传国＼[4＼]进行了预应力和非预应力型钢混凝土框架受力及抗震性能的实验研究；郑文忠＼[5＼]进行了型钢混凝土梁角钢混凝土柱框架抗震性能试验研究；熊学玉＼[6＼]进行了预应力型钢混凝土框架试验研究和设计理论分析,但这些研究基本局限在普通混凝土层面,对超高强混凝土的研究非常少.在地震作用下,建筑结构的边跨往往破坏得很严重,边节点和边柱都会出现很严重的破坏,严重影响了结构整体性.因此,在构件研究的基础上需要进一步研究型钢超高强混凝土框架结构的整体的抗震性能.本文研究了型钢超高强混凝土框架结构在实验轴压比为0.25,0.38,0.45时,柱和梁在整体结构中的破坏过程,并由此分析了框架的荷载位移滞回曲线和骨架曲线、刚度退化和破坏机制.破坏过程中梁和柱的破坏对框架结构整体的延性和承载能力的影响.
湖南大学学报（自然科学版）2016年
第9期贾金青等：高轴压比作用下型钢超高强混凝土框架抗震试验研究
1试验概况
本实验依托于国家自然科学基金资助的型钢超高强混凝土结构项目,进行了3榀单层单跨型钢超高强混凝土框架结构在拟静力作用下的抗震试验研究.重点研究在不同轴压比条件下,循环荷载对框架整体的抗震性能影响.
1.1试件设计
本实验共研究3榀单层单跨框架,其具体结构形式如图1,根据《建筑抗震设计规范》,设计梁柱截面强度比为1.2；柱总高度为1 500 mm,长细比为7.5,满足规范要求小于8的规定,避免了在加载过程中柱自身出现侧向曲屈现象,而柱子的计算高度为1 200 mm,长细比等于6；并且梁柱线刚度比小于等于0.45,满足框架结构的整体抗震要求.
其中混凝土柱采用C100超高强混凝土,梁采用C40混凝土.梁的截面尺寸为160 mm×200 mm.箍筋采用HRB400Φ6的矩形箍.柱子的截面尺寸为200 mm×200 mm,纵筋采用HRB400 螺纹钢12Φ10,箍筋采用八字箍和方箍的复合箍筋HRB400Φ6的钢筋,箍筋间距为60 mm,梁中纵筋采用HRB335 二级钢4Φ16,型钢采用实腹式I10工字钢.柱和梁的箍筋间距均为60 mm.此钢筋和型钢的采用和布置和单个柱子的具体构造一致＼[7＼],主要为了研究对整体结构的抗震影响.
材料属性通过具体材料试验测得,见表1和表2,详细设计参数见表3.
1.2试验加载制度
1.2.1加载装置
本实验加载原理和单个柱构件的加载原理相近.两反力钢梁主要起承担柱顶反力的作用,液压千斤顶施力的最大量程为2 000 kN,而千斤顶底座和反力钢梁之间的滚轴能更好地协调柱顶的水平位移变化,并保证柱顶受力方向保持不变.水平作动器起到施加水平力的作用,在梁的两端用两根丝杆和作动器相连.为了实现往复加载,地面钢梁和机械千斤顶主要起到约束基础移动的作用.框架加载装置和照片如图2和图3.
1.2.2加载制度
由于本实验是型钢超高强混凝土实验,并且涉及到的实验轴压比含有高轴压比,N分别为0.25,0.38,0.45（相当于设计轴压比0.5,0.75,0.9）,柱顶施加轴力大小分别为1 050 kN,1 600 kN,1 920 kN,参数见表3.故在实验开始时,首先要在柱顶施加目标轴力值的40%,然后持载一段时间后再继续加载至目标值,并在整个实验过程中保持竖向轴力大小不发生变化.施加水平往复力.实验以位移转角（θ等于Δ/L）为机制,Δ代表梁端位移,L代表柱的计算高度,采用拟静力位移控制加载,前3个循环以0.25%为增量,每级幅值循环一次,第四级幅值开始以0.5%位移转角为增量,每个幅值循环3次.具体循环加载见图4.
1.3测试内容和方案
试验主要测试框架结构的水平位移和相对应的力；梁端塑性铰区纵筋、箍筋的应变,型钢翼缘的应变；柱脚复合箍筋、纵筋的应变,柱脚位移转角.
实验数据是通过串联两台imc 64通道仪器采集的.并且通过连接imc和FCS控制柜,使北京佛力加载系统所施加的力和imc采集的其他数据保持同步,这样便于后期的数据对比和处理.
2试验破坏过程和破坏形态
2.1SHRCSRCN25
实验在轴力加载到目标值的过程中,试件整体并没有发生任何变化,水平作动器位移控制加载,依据Δ/L位移转角为加载方式,待加载到0.5%的位移转角时,梁的左端上部和右端下部同时出现细小的竖直裂缝,到0.75%的位移转角时,梁的裂缝没有明显的发展迹象.继续加载到1%位移转角时,梁的左端上部和右端下部的裂缝明显增多,此时两柱脚30 mm范围内,柱脚混凝土保护层开裂出现裂缝,并伴随着清脆响声.继续加载到1.5%～2.5%区间,梁端100 mm范围内混凝土裂缝加宽,节点核心区出现细小斜向裂缝.柱脚局部区域混凝土保护层压碎；当位移转角达到3%时,柱脚推拉两侧混凝土保护层脱落,裂缝主要集中在柱底20 mm～250 mm范围,并在柱底200 mm范围内出现许多斜向裂缝,框架柱发生弯剪破坏.进一步加载到3.5%位移转角,梁端100 mm范围内混凝土压碎脱落,节点核心区45°方向出现斜裂缝.当达到4%位移转角时,梁端没有大的变化,但柱底混凝土竖向裂缝增多.此时,试验承载力已经达到了极限承载力的85%,但本实验并没有就此停止,而是待极限承载力下降到了50%时才停止实验,以便更细致地观察整体框架结构的整体性能.
高强论文参考资料：
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