基于配筋变化的混凝土箱型柱抗震性能试验研究

发布时间：2020-10-09 00:53

　　为了研究配筋率对钢筋混凝土箱型截面柱抗震性能的影响,本文按1:10的比例设计了两个缩尺构件并进行了拟静力试验以及相关的理论分析。通过试验数据和理论分析的对比,研究了配筋率对钢筋混凝土箱型截面柱的延性、承载力以及耗能能力的影响,同时,建立了以配筋率为设计控制参数的恢复力模型,最后,利用有限元分析软件ABAQUS有限元模拟进一步确认了配筋率对钢筋混凝土箱型截面柱抗震性能的影响,并验证了水平极限承载力计算公式的适用性。具体研究结果如下:(1)配筋率在1.58%~2.21%范围内,随着配筋率的增大,试件的耗能能力和水平极限承载力明显上升,试件的延性也有所增长但当试件的配筋率接近2.21%时,延性有所下降;(2)配筋率在此范围内,提升配筋率有利于减缓试件屈服后的刚度退化,但当试件达到最大承载力进入破坏阶段时,会加快试件承载力的降低;(3)分析试验数据并结合有限元分析,验证了基于石文仙、乔刚所提出的箱型截面正截面强度计算公式以及水平极限承载力公式所得修正公式的有效性;(4)通过有限元分析验证了理论分析所得恢复力模型的适用性,结果表明,该恢复力模型是适用于此类构件的。本文通过拟静力试验研究,结合相关理论以及有限元模拟,得出了配筋率对钢筋混凝土箱型截面柱耗能能力、延性、承载力以及刚度退化的影响,进而分析了合理的配筋率范围,这对后续的理论研究以及工程实践具有一定的参考价值。
【学位单位】：苏州科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU375;TU352.11
【部分图文】：

示意图,加载设备,制度,加载

苏州科技大学硕士论文试验研究与分析循环加载后，逐渐将竖向轴力加载到最大。（2）水平推力采用力-位移控制方法[34]，试件开裂前，水平推力以每 40s 增加20KN 的速度逐级递增，当观察到试件开裂后，以每 20s 增加 10KN 的速度逐级递增，并且每级荷载循环三次，在加载过程中观察纵筋应变片的数值，当微应变达到 2000，即纵筋屈服时，记录此时柱顶水平位移，并将此值为试件的屈服位移，此后，改用位移加载，并以屈服位移的 20%为步长逐级递增柱顶水平位移，每级循环三次，当试件的承载力降为最大承载力的 85%时停止加载。加载设备与加载制度示意图如下图 2-2 所示：

布置图,固端,应变片,钢筋

(a) 固端混凝土应变片 (b) 距固端 600mm 处混凝土应变片(c) RCBC-SS 固端钢筋应变片图 (d) RCBC-SS 距固端 600mm 处应变片图

滞回曲线,骨架曲线,试件,卸载刚度

(c) RCBC-SS 与 RCBC-SR 骨架曲线图 2-6 各试件滞回曲线与骨架曲线（1）对比图两试件的滞回曲线可以发现，RCBC-SR 在每一级循环荷载作用的滞回曲线均比 RCBC-SS 更加饱满，试件在开裂前，两试件滞回曲线加载段和卸载段基本重合，此时试件处于弹性阶段，耗能不明显，当两件进入屈服阶段时，与加载段相比，卸载段的割线刚度明显减小。试RCBC-SR 在卸载时的位移滞后效应比 RCBC-SS 更为明显，因而使得滞曲线更为饱满，耗能效果更为显著。当试件达到峰值荷载进入破坏阶段两试件加载刚度与卸载刚度之间的差距进一步增大，使得滞回环更饱耗能值达到最大；（2）对比两者滞回曲线的加载刚度与卸载刚度的退化，可以发现 RCBC-SS屈服后加载刚度以及卸载刚度退化得比 RCBC-SR 更为明显，但是当试越过峰值荷载后，试件 RCBC-SR 的卸载刚度退化比试件 RCBC-SS 更

【参考文献】