配置圆形螺旋组合箍筋的混凝土方柱轴压性能研究
发布时间：2021-02-07 21:06
结构的抗震性能是考量建筑安全性的重要因素。“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件”是框架结构抗震设计的基本原则。而“强柱弱梁”指的是柱子应晚于梁破坏,因为梁破坏属于局部性的构件破坏,对结构安全性的影响有限,而柱子的破坏则有可能会导致结构整体的倒塌,可能会带来人员伤亡和经济损失等严重后果,因此提高柱子的承载能力和变形性能对于结构安全至关重要。而相较于方形箍筋而言,圆形螺旋箍的受力均匀、约束强度更大,因此对圆形螺旋组合箍约束方柱展开轴压力学研究对今后的工程实践具有较大的理论支撑价值。本文的主要研究对象是内层为圆形螺旋箍而外层为普通方箍的圆形螺旋组合箍,设计了11个约束方柱模型,用有限元软件进行约束构件的模拟轴压试验,利用模拟数据探究了高强圆形螺旋组合箍约束下的普通强度混凝土方柱的轴压受力性能,从箍筋强度及间距、混凝土强度及箍筋配置这四个方面详细阐释了这四个变量与箍筋约束性能的关系。除此之外,通过整理轴压试验数据,分别研究了不同约束形式与构件纵筋应变、箍筋应变及混凝土应变的关系,以及对钢筋屈服情况的影响。结果显示,相较于方形组合箍及井字箍,圆形螺旋组合箍的混凝土、外层及内层箍筋、角部及中部纵筋的...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
汶川地震中的房屋破坏情况
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文2柱的斜裂缝在地震力的作用下不断扩展，裂缝上下两个部分的短柱发生相对滑移，使箍筋被绷直并出现松扣的现象，继而混凝土柱失去侧向约束力，混凝土达到极限压应变发生剥落或破碎，纵筋纵向压屈，呈“灯笼状”破坏形态[7][8]。为了提高地震作用下框架结构的安全性及可靠度，结构设计规范规定了轴压比限值，但实际工程中，若为满足限值要求就需要加大混凝土的截面面积，这会影响建筑有限的室内面积实际使用率，同时混凝土柱也将由小偏压破坏形式变为剪切破坏，而剪切破坏属于脆性破坏，不能满足抗震中结构可靠度的要求，而改变配筋形式可解决上述问题[9]。在柱中配置箍筋，除箍筋本身具有承担剪力的作用之外，还有以下三个优点：（1）对核芯混凝土产生侧向约束，抑制柱的横向变形，有效控制斜裂缝宽度；（2）纵筋与箍筋形成整体，共同组成刚性的钢筋骨架，有利于施工时固定钢筋位置，且有助于发挥混凝土的作用；（3）箍筋可使混凝土和钢筋间的粘结力更强，有助于弱化纵筋方向出现的粘结裂缝。图1-1汶川地震中的房屋破坏情况图1-2地震作用下框架柱的弯曲破坏历年来国内外学者对于方形箍筋的研究都更加深入和广泛，但使用过程中发现：无论在实际工程的应用中还是在力学性能的体现上，方箍都有其局限性。但采用螺旋组合箍筋往往对约束柱的承载力极限值和应变极限值有更大的提升
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文4图1-3Chan模型1967年，Soliman[16]在Chan模型的基础上，继续深入研究约束混凝土的应力-应变关系，以约束混凝土核心面积的比值、箍筋直径与间距、配箍率、混凝土全截面面积等为试验的研究变量综合分析，并以此提出了包含下降段的三折线模型，如图1-4。根据试验结果得出结论：矩形箍筋约束下的混凝土，其抗压强度在一定程度上有所提高，但提高幅度远没有极限应变大。图1-4Soliman模型1971年，Kent和Park[17]等学者各自对约束混凝土柱的力学性能展开了研究，并据此提出了约束混凝土的本构关系模型。如图1-5，研究主要考虑了试件的截面尺寸、箍筋间距、混凝土强度及配箍率的因素，并得出试验结论：在fccEcεccεcOAεCfcBαEcσ
【参考文献】：
期刊论文
[1]高强箍筋约束高强混凝土方柱轴压性能数值试验研究[J]. 宋力,丁慧,王建平. 水利与建筑工程学报. 2015(02)
[2]高强箍筋约束混凝土柱轴压下约束效果的影响因素[J]. 王刚. 工程抗震与加固改造. 2014(02)
[3]轴压作用下钢管混凝土长柱的力学性能研究[J]. 王瑞瑞,杨绍山,陈鹏. 安徽建筑. 2012(01)
[4]高强箍筋约束高强混凝土轴心受压力学性能试验研究[J]. 史庆轩,杨坤,刘维亚,张兴虎,姜维山. 工程力学. 2012(01)
[5]箍筋约束混凝土的单轴力学性能研究[J]. 齐虎,李云贵,吕西林. 建筑结构. 2011(01)
[6]汶川地震震害调查与启示[J]. 李宏男,肖诗云,霍林生. 建筑结构学报. 2008(04)
[7]FRP-混凝土-钢双壁空心管长柱轴心受压试验[J]. 钱稼茹,刘明学. 混凝土. 2006(09)
[8]不同配箍方式的轴压高强混凝土短柱承载力及延性试验研究[J]. 李立仁,余瑜,陈永庆. 施工技术. 2005(S2)
[9]高强约束混凝土应力-应变本构关系的试验研究[J]. 关萍,王清湘,赵国藩. 工业建筑. 1997(11)
[10]配复合箍、螺旋箍、X形筋钢筋砼短柱的抗震性能及抗震设计[J]. 姜维山,白国良. 建筑结构学报. 1994(01)
硕士论文
[1]高强双重箍筋约束高强混凝土柱轴压性能试验研究[D]. 李明翰.哈尔滨工业大学 2019
[2]复合螺旋箍筋约束的钢筋混凝土柱偏压力学性能研究[D]. 刘明建.哈尔滨工业大学 2017
[3]配置圆形复合螺旋箍筋的钢筋混凝土方柱力学性能研究[D]. 张松.哈尔滨工业大学 2016
[4]配螺旋箍筋芯柱的钢筋再生混凝土柱性能研究[D]. 薛旭旭.辽宁工业大学 2016
[5]高强螺旋箍筋约束高强混凝土柱力学性能研究[D]. 汤郧.深圳大学 2015
[6]高强箍筋约束高强混凝土柱在轴压下的力学性能研究[D]. 胡钟.大连理工大学 2010
[7]箍筋约束对钢筋混凝土柱抗震性能影响的试验研究[D]. 刘承文.重庆大学 2010
[8]高强螺旋箍筋约束混凝土轴压力学性能试验及有限元分析[D]. 张愉.西安建筑科技大学 2008
[9]高强螺旋箍筋约束高强混凝土力学性能的试验研究[D]. 贺霞.西安建筑科技大学 2008
[10]配置高强钢筋的混凝土柱抗震性能研究[D]. 徐伟栋.同济大学 2007
本文编号：3022826
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
汶川地震中的房屋破坏情况
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文2柱的斜裂缝在地震力的作用下不断扩展，裂缝上下两个部分的短柱发生相对滑移，使箍筋被绷直并出现松扣的现象，继而混凝土柱失去侧向约束力，混凝土达到极限压应变发生剥落或破碎，纵筋纵向压屈，呈“灯笼状”破坏形态[7][8]。为了提高地震作用下框架结构的安全性及可靠度，结构设计规范规定了轴压比限值，但实际工程中，若为满足限值要求就需要加大混凝土的截面面积，这会影响建筑有限的室内面积实际使用率，同时混凝土柱也将由小偏压破坏形式变为剪切破坏，而剪切破坏属于脆性破坏，不能满足抗震中结构可靠度的要求，而改变配筋形式可解决上述问题[9]。在柱中配置箍筋，除箍筋本身具有承担剪力的作用之外，还有以下三个优点：（1）对核芯混凝土产生侧向约束，抑制柱的横向变形，有效控制斜裂缝宽度；（2）纵筋与箍筋形成整体，共同组成刚性的钢筋骨架，有利于施工时固定钢筋位置，且有助于发挥混凝土的作用；（3）箍筋可使混凝土和钢筋间的粘结力更强，有助于弱化纵筋方向出现的粘结裂缝。图1-1汶川地震中的房屋破坏情况图1-2地震作用下框架柱的弯曲破坏历年来国内外学者对于方形箍筋的研究都更加深入和广泛，但使用过程中发现：无论在实际工程的应用中还是在力学性能的体现上，方箍都有其局限性。但采用螺旋组合箍筋往往对约束柱的承载力极限值和应变极限值有更大的提升
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文4图1-3Chan模型1967年，Soliman[16]在Chan模型的基础上，继续深入研究约束混凝土的应力-应变关系，以约束混凝土核心面积的比值、箍筋直径与间距、配箍率、混凝土全截面面积等为试验的研究变量综合分析，并以此提出了包含下降段的三折线模型，如图1-4。根据试验结果得出结论：矩形箍筋约束下的混凝土，其抗压强度在一定程度上有所提高，但提高幅度远没有极限应变大。图1-4Soliman模型1971年，Kent和Park[17]等学者各自对约束混凝土柱的力学性能展开了研究，并据此提出了约束混凝土的本构关系模型。如图1-5，研究主要考虑了试件的截面尺寸、箍筋间距、混凝土强度及配箍率的因素，并得出试验结论：在fccEcεccεcOAεCfcBαEcσ
【参考文献】：
期刊论文
[1]高强箍筋约束高强混凝土方柱轴压性能数值试验研究[J]. 宋力,丁慧,王建平. 水利与建筑工程学报. 2015(02)
[2]高强箍筋约束混凝土柱轴压下约束效果的影响因素[J]. 王刚. 工程抗震与加固改造. 2014(02)
[3]轴压作用下钢管混凝土长柱的力学性能研究[J]. 王瑞瑞,杨绍山,陈鹏. 安徽建筑. 2012(01)
[4]高强箍筋约束高强混凝土轴心受压力学性能试验研究[J]. 史庆轩,杨坤,刘维亚,张兴虎,姜维山. 工程力学. 2012(01)
[5]箍筋约束混凝土的单轴力学性能研究[J]. 齐虎,李云贵,吕西林. 建筑结构. 2011(01)
[6]汶川地震震害调查与启示[J]. 李宏男,肖诗云,霍林生. 建筑结构学报. 2008(04)
[7]FRP-混凝土-钢双壁空心管长柱轴心受压试验[J]. 钱稼茹,刘明学. 混凝土. 2006(09)
[8]不同配箍方式的轴压高强混凝土短柱承载力及延性试验研究[J]. 李立仁,余瑜,陈永庆. 施工技术. 2005(S2)
[9]高强约束混凝土应力-应变本构关系的试验研究[J]. 关萍,王清湘,赵国藩. 工业建筑. 1997(11)
[10]配复合箍、螺旋箍、X形筋钢筋砼短柱的抗震性能及抗震设计[J]. 姜维山,白国良. 建筑结构学报. 1994(01)
硕士论文
[1]高强双重箍筋约束高强混凝土柱轴压性能试验研究[D]. 李明翰.哈尔滨工业大学 2019
[2]复合螺旋箍筋约束的钢筋混凝土柱偏压力学性能研究[D]. 刘明建.哈尔滨工业大学 2017
[3]配置圆形复合螺旋箍筋的钢筋混凝土方柱力学性能研究[D]. 张松.哈尔滨工业大学 2016
[4]配螺旋箍筋芯柱的钢筋再生混凝土柱性能研究[D]. 薛旭旭.辽宁工业大学 2016
[5]高强螺旋箍筋约束高强混凝土柱力学性能研究[D]. 汤郧.深圳大学 2015
[6]高强箍筋约束高强混凝土柱在轴压下的力学性能研究[D]. 胡钟.大连理工大学 2010
[7]箍筋约束对钢筋混凝土柱抗震性能影响的试验研究[D]. 刘承文.重庆大学 2010
[8]高强螺旋箍筋约束混凝土轴压力学性能试验及有限元分析[D]. 张愉.西安建筑科技大学 2008
[9]高强螺旋箍筋约束高强混凝土力学性能的试验研究[D]. 贺霞.西安建筑科技大学 2008
[10]配置高强钢筋的混凝土柱抗震性能研究[D]. 徐伟栋.同济大学 2007
本文编号：3022826
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