高轴压比下型钢混凝土柱抗震延性性能的研究

发布时间：2020-10-16 10:20

　　 我国城市轨道交通建设已经进入到了一个高速发展的阶段,特别是地铁建设所占比重更多。由于城市轨道本身结构的特性,大量使用到高轴压比框架柱,而在地震作用下,高轴压比的柱子的破坏将会更为严重,尤其在柱脚破坏明显。因此,高轴压比柱子的抗震延性性能是城市轨道建设中,特别是地铁建设中必须克服的难题。为了提高结构的安全性,目前,在我国已有的城市轨道中,特别是地下车站的建设中,大量使用到型钢混凝土柱代替普通钢筋混凝土柱。型钢混凝土柱的应运也使得高轴压比柱的危害相对减少。但是当柱子承受较大竖向荷载时,其是自身的变形能力将会降低,所以有必要对型钢混凝土柱延性性能在高轴压比的情况下进行研究。本文主要工作内容包括以下几点:(1)通过对国内外研究结果数据的收集与分析,并对框架柱的震害调查,总结得到轴压比、剪跨比、配箍率和箍筋形式、含钢量、及混凝土强度以及栓钉等影响因素对型钢混凝土柱抗震性能影响。本文主要研究高轴压比对抗震延性性能的影响。(2)通过线性内插法得到各个混凝土强度等级下的折减系数以及变异系数,从而计算出普通钢筋混凝土柱在各个混凝土强度等级下的轴压比的计算关系,并计算出型钢混凝土柱的设计轴压比与试验轴压比的关系,从而确定试验加载过程中所需的竖向荷载。(3)设计2个高轴压比为0.57和0.7的型钢混凝土柱,进行拟静力加载试验(低周往复加载试验),得到型钢混凝土柱的滞回曲线和骨架曲线。通过滞回曲线计算出其耗能指标等效粘滞阻尼系数和功比指数;由骨架曲线得到其极限位移和屈服位移,从而得到其抗震延性性能指标位移延性系数。(4)根据规范对混凝土塑性损伤本构进行计算,利用ABAQUS对轴压比为0.57和0.7的型钢混凝土柱进行数值分析,并将数值分析结果与试验结果拟合;将轴压比扩充为0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3,通过变参分析,得到型钢混凝土柱在高轴压比下的耗能性能和抗震延性性能的变化规律。
【学位单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU398.9
【部分图文】：

钢柱破坏不明显。阪神地震中的中柱破坏情况见图1-1 和图 1-2。图 1-1 大开站中柱破坏情况 图 1-2 阪神地震中地铁车站中柱的震害1.2.2 地上结构框架柱震害调查在我国，已经发生的多次大地震中，可以发现框架结构的破坏情况要比砌体结构轻的多，但也不可避免的会出现破坏，其破坏形式表现为：发生在底部框架结构中的柱的整体破坏，发生整体倾斜或者倒塌（见图 1-4），2008 年的汶川大地震中，就出现了许多因为柱子破坏而导致的房屋建筑整体倾斜或倒塌；另一方面是发生在柱端的破坏，柱端出现混凝土压溃、剥落等现象（见图 1-3）。具有代表性的是，在 2008 年的汶川地震中，出现了大量的底层填充墙体和框架连接处开裂的情况，并且伴随着墙体斜裂缝、水平裂缝的产生；某些框架结构的柱子端部也出现严重破坏，柱顶开裂、柱身出现水平裂缝。

图 1-1 大开站中柱破坏情况 图 1-2 阪神地震中地铁车站中柱的震.2 地上结构框架柱震害调查在我国，已经发生的多次大地震中，可以发现框架结构的破坏情况要比砌体多，但也不可避免的会出现破坏，其破坏形式表现为：发生在底部框架结构整体破坏，发生整体倾斜或者倒塌（见图 1-4），2008 年的汶川大地震中，就多因为柱子破坏而导致的房屋建筑整体倾斜或倒塌；另一方面是发生在柱端

图 1-3 都江堰虹口镇某建筑 图 1-4 彭州市小渔洞镇某建筑 框架柱震害总结通过对地下及地上的震害情况的调查，总结框架柱在遭到地震破坏时，存在以：（1） 柱子混凝土保护层开裂脱落严重，纵筋向外凸出、弯曲；（2） 柱子的破坏要比梁更为严重，对柱子本身的破坏情况来说，柱端比较严重（3） 梁柱节点、柱顶、柱底、柱身都是易发生破坏部位。另外，值得关注的是，在受到震害侵袭时，各个结构构件的破坏情况中，无疑土中柱的破坏最为严重，中柱在地震作用下，顶底端内力不断发生变化。对于破坏形式可以归为三个类型：弯曲、剪切、弯剪联合破坏。虽然在各个车站相源位置的远近不同，受到地震的影响程度不一样，但是对于同一个车站来说，
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本文编号：2843126