采用高强材料的钢筋混凝土短柱弯剪承载力研究

发布时间：2018-03-24 12:53

本文选题：高强箍筋　切入点：钢筋混凝土短柱　出处：《重庆大学》2014年硕士论文

【摘要】：随着现代化城市的快速发展，高层建筑特别是超高层建筑越来越多，不可避免地造成底层柱中的轴向压力显著增大的情况。由于轴压力增大，会使钢筋混凝土柱的塑性变形能力显著下降，因此，设计时要限制轴向压力的取值，即限制轴压比，从而保证柱子具有足够的塑性变形能力。限制轴压比的最直接的结果是柱子截面增大，使得柱子的剪跨比不大于3，从而出现短柱。如果设计不当，短柱极易发生脆性的剪切破坏。历次震害经验均表明，短柱的脆性剪切破坏是造成钢筋混凝土结构破坏甚至倒塌的一个重要因素。因此，在工程应用中，如果在几何尺寸上短柱不可避免，那么在截面设计时，十分有必要在保证其必要的极限强度的同时，想方设法增大柱子的塑性变形能力。现有的研究已经表明，采用钢筋，尤其是高强箍筋约束混凝土，是提高塑性变形能力的重要方法。目前，对于采用高强箍筋的钢筋混凝土柱的抗震性能，国内外,尤其是日本已经进行了较多的试验研究，提出了许多反映柱子受力机制的抗剪极限承载力分析模型和设计方法。但是，由于影响柱子抗剪性能的因素众多，至今为止仍然缺乏较为公认的分析模型和设计方法。本文研究的目的，是在收集现有的配置高强箍筋的钢筋混凝土柱抗震性能试验数据的基础上，分析其抗弯、抗剪极限承载力的影响因素和基本规律；在此基础上，对现有的主要分析模型和规范设计方法进行对比分析和定量评价，并对柱子抗剪分析的模型化方法和设计方法的发展完善提出建议。本文初步建立了钢筋混凝土短柱，特别是采用高强箍筋的混凝土柱子试验数据库，分析了865个信息较为完整的柱子的抗震性能，重点分析了高轴压比、高强箍筋屈服强度及数量对承载能力的影响，同时分析了各影响因素之间的相互关系。在此基础上运用模型化方法以及各规范方法对承载力进行预测，着重分析了若林南桁架拱模型化方法，对比研究了不同模型化方法预测结果的准确性。本文所完成的主要工作如下： ①搜集短柱数据，建立短柱（3）数据库。收集了865个信息较为完整的钢筋混凝土短柱抗震性能试验数据。 ②对影响柱子抗剪性能的因素进行了详细的分析，重点分析了高轴压比、高强箍筋屈服强度和数量对抗剪承载力的影响规律，以及各影响因素间的相互关系。 ③分析研究了短柱的破坏模式分类方法。着重研究了不同参数组合与破坏模式的相关性。 ④对比分析了不同抗弯承载力模型化分析方法（日本叠加法、Mander考虑约束效应模型），评价了这些模型对短柱抗弯承载力的预测能力。 ⑤对比分析了不同抗剪承载力模型化分析方法（日本建筑学会《钢筋混凝土建筑保证延性型抗震设计指南》中的A法、B法、若林南桁架拱模型化方法、益尾洁法、Nielsen法等）,评价了这些模型对短柱抗剪承载力的预测能力。 ⑥对比分析研究了不同国家设计规范中的柱抗剪设计方法。比较了我国《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）、我国高强箍筋混凝土结构技术规程（送审稿）、新西兰NZS3101－06规范、美国混凝土规范(ACI318-08)、欧洲规范8(EC8)、日本混凝土结构设计规范（荒川卓公式）等对短柱抗剪承载力预测分析结果。 ⑦对比分析了不同国家设计规范中的柱抗弯承载力公式对于高强混凝土和高轴压比的适用情况，对抗弯承载力预测值与试验值进行了对比。本文研究得到的主要结论如下： ①承载能力随着有效箍筋应力p w wy的增大而增大。当剪跨比为1.5，p w wy在3.5~4MPa范围时，承载能力随p w wy的增长开始变缓，当剪跨比为2，p w wy在5MPa左右时，承载能力随p w wy的增长开始变缓。 ②对于钢筋混凝土短柱，破坏模式与有效箍筋强度p w wy密切相关。当剪跨比为1.5时，在轴压比大于0.5，纵筋有效应力pt y大于4~5MPa，有效箍筋强度p w wy小于3.5MPa时，柱子主要发生剪切破坏；在轴压比小于0.5，pt y小于4MPa时，p w wy大于3.5MPa后，开始出现弯曲破坏。 ③对比分析抗弯模型化分析方法，日本叠加法在采用高强混凝土时预测值偏小; Mander模型在轴压比0.2~0.6区段，约束效应明显，在采用高强混凝土时预测结果较好。 ④对比分析在使用高强箍筋时不同抗剪模型化分析方法，A法和益尾洁法都没有考虑轴压比和纵筋率的影响，预测值偏保守；B法没有考虑混凝土强度的折减，预测值偏大；Nielsen方法和若林南桁架拱模型化方法预测偏大，特别是Nielsen方法，预测值比试验值偏大很多。综合考虑益尾洁法和B法预测能力较好。 ⑤对比分析各国规范柱子抗剪设计方法表明，我国规范（GB10）抗剪承载力计算公式箍筋强度上限值较低，，导致计算结果偏保守；日本荒川式预测效果较好；我国高强箍筋混凝土结构技术规程预测能力偏保守。 ⑥对比分析各规范正截面抗弯承载力，在低轴压比时各国抗弯计算值大体相等，且预测能力较好。在高强混凝土和高轴压比下，我国规范（GB10）和ACI318规范预测值偏低。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU375.3;TU312.1

【参考文献】