型钢再生混凝土柱抗震性能研究

发布时间：2020-04-08 08:59

【摘要】：随着我国城市化建设进程的加快,一方面是钢筋混凝土大量用于房屋建筑及道路建设中,导致自然资源短缺;另一方面是废旧建筑物的老化拆除,产生大量的废弃混凝土,无适当处理方式引起的环境污染问题。因此,再生混凝土的开发与应用越来越受到重视,但由于再生混凝土的力学性能与普通混凝土相比较低,变形能力较差的缺点,限制了再生混凝土在实际工程中的应用。型钢再生混凝土组合结构克服了再生混凝土结构的缺点,拓宽了再生混凝土的应用范围。目前我国对于型钢再生混凝土结构的研究还相对较少,本文先通过ABAQUS有限元软件建立2个型钢再生混凝土柱模型,并进行抗震性能分析。将模拟结果与试验结果对比发现,滞回曲线和骨架曲线均存在部分差异,但模拟值与试验值的误差在允许范围之内,因此,所建立的型钢再生混凝土柱模型进行抗震性能研究可行,模拟结果可用于数据分析。本文对14个型钢再生混凝土柱试件在低周反复荷载的作用下进行抗震性能分析。型钢再生混凝土柱试件模拟过程中,通过改变再生骨料取代率,试件剪跨比、轴压比、体积配箍率、再生混凝土强度等级以及型钢强度6个影响参数,探究对型钢再生混凝土柱的滞回特性、骨架曲线、刚度退化、延性性能、强度衰减、耗能性能等力学指标的影响。模拟研究结果表明:再生骨料取代率对型钢再生混凝土柱抗震性能影响较小,随着取代率的增加,抗震性能小幅的减弱,取代率为100%的与取代率为0的相比,最大水平承载力下降了10%左右;剪跨比、轴压比、体积配箍率以及再生混凝土强度等级对型钢再生混凝土柱的抗震性能影响都很大,随着剪跨比的增加,滞回曲线更加饱满,试件的延性变大,剪跨比为3.25的与剪跨比为1.46的相比,延性增加30%,抗震性能较好;随着轴压比的增大,耗能能力减弱,并且强度衰减加快,轴压比为0.8的与轴压比为0.4的相比,循环次数减少了7次,因此较小轴压比可以增加型钢再生混凝土柱抵抗地震的能力;随着体积配箍率的增加,可以加强钢筋对再生混凝土的约束作用,延性位移增大,耗能能力变强,配箍率为1.97%的与配箍率为1.09%的相比,极限耗能能力提升了 20%,有效的改善型钢再生混凝土柱的抗震能力；随着再生混凝土强度等级的提升,水平极限承载能力增强,柱子的刚度变大,脆性增加,强度等级为60MP的与40MP的相比,延性降低10%,耗能能力减弱,型钢再生混凝土柱抗震性能减弱;随着型钢强度的增加,型钢再生混凝土柱水平承载能力有所增加,但延性位移减小,Q235等级试件与Q390等级试件相比,延性降低20%,抗震性能变差。综上所述,剪跨比和轴压比对型钢再生混凝土柱的抗震性能影响较大,为了满足型钢再生混凝土柱的抗震需要,剪跨比应当大于2,轴压比宜小于0.6,再生混凝土强度和型钢强度在保证承载力要求的前提下,选择较低强度等级的材料更有利于增强型钢再生混凝土柱的抗震性能。本文在对型钢再生混凝土柱模拟抗震性能分析的基础上,确立了型钢再生混凝土柱的四线型恢复力模型,并推导出型钢再生混凝土柱恢复力模型的骨架曲线特征点的计算方法,提出针对型钢再生混凝土柱的刚度退化规律,为研究型钢再生混凝土柱弹塑性动力反应提供了参考。
【图文】：

情况,大地震,余震,房屋

块挤压形成的影响，？在中国的西南部，近年来，由于印度洋板块的活跃，许多地震频繁发逡逑生。２０世纪５０年代以来，中国发生了多起地震，规模大且带来严重灾害的大地震有１９７６逡逑年的唐山大地震，以及２００８年的汶川大地震等，震后建筑物破坏如图１．１。逡逑＿邋＿逡逑（ａ）１９７６年唐山大地震逦（ｂ）２００８年汶川大地震逡逑图１．１国内地震后建筑物破坏情况逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ邋ａｆｔｅｒ邋ｔｈｅ邋ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ邋ｉｎ邋Ｃｈｉｎａ逡逑据统计，唐山大地震后，６８２２６７间民用建筑中有６５６１３６间倒塌和受到严重破坏，２４２７６９逡逑人死亡，１６４８５１人重伤，４２０４个孩子成了孤儿。直接经济损失达３０亿元人民币以上，唐逡逑山被夷成废墟；四川汶川“５」２”特大地震中遭破坏房屋为２３１４．３万间左右，毁坏居民楼约逡逑６５２．５万间；在５．１２大地震之后，又发生了多次余震，余震也造成数一＇百多万间房屋受损，逡逑将近五十万房屋倒塌。可见，建筑抗震性能的重要性，提高建筑物的抗震性能，不仅可以逡逑减少财产损失，而且最大程度地保证了人们的生命安全。逡逑我们的邻国日本位于太平洋板块和欧亚板块之间，这里是世界主要地震带的太平洋地逡逑震带边缘

情况,建筑垃圾,智利,大地震

在大地震后曾连续发生多次强余震，甚至在智利之外的其他相邻国家也受到一定的影逡逑响，余震最大震级也达到了邋６．９级。据统计，由于地震原因，已造成１５０万所住宅不同程逡逑度受损，两次地震后情况如图１．２。逡逑灥逡逑（ａ）邋２０１１年日本东北海地震逦（ｂ）２０１０年智利大地震逡逑图１．２国外地震后建筑物破坏情况逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ邋ａｆｔｅｒ邋ｅａｒｔｈｑｕａｋｅｓ邋ｉｎ邋ｆｏｒｅｉｇｎ邋ｃｏｕｎｔｒｉｅｓ逡逑地震过后，带来最严重的后果就是人民生命安全和财产的损失，同时，由于建筑物经逡逑历过大型地震以后，己经无法满足继续正常使用的要求，这就带来了大量的建筑垃圾和废逡逑弃物，为震后城市的重新建设带来不小的困难，如何处理废弃的建筑垃圾，成为科研工作逡逑者的重要研宄课题。逡逑据统计，全球每年产生的大量建筑垃圾中３０％－４０％为建筑废弃混凝土⑴，大量的建筑逡逑垃圾对人们赖以生存的自然环境造成了严重的危害，建筑垃圾的堆放不仅占用了大量的土逡逑地资源，而且污染了水资源，给城市的绿化带来了麻烦。我国虽然国土辽阔，矿产资源丰逡逑富，但每个人平均的资源相对匮乏，随着社会的不断发展和进步，自然资源与生活环境对逡逑社会经济增长的束缚越来越大
【学位授予单位】：沈阳建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU398.9;TU352.11

【参考文献】