配置高强钢筋混凝土框架柱抗震性能研究

发布时间：2020-07-13 07:31

【摘要】：在混凝土结构中推广应用高强钢筋有利于促进我国建筑用钢筋技术水平的提高,对可持续发展具有重要意义。但目前对配置高强钢筋混凝土结构构件的抗震性能和设计方法研究尚不够充分。本文采用试验与分析相结合的研究方法,研究配置高强纵筋和高强箍筋混凝土框架柱的抗震性能及设计问题。主要工作及成果如下： (1)对20个配置高强钢筋(纵筋采用HRB500钢筋,箍筋采用HRB500、970MPa级PC钢棒)的混凝土柱,进行各种轴压比下的低周反复加载试验,研究了试件的破坏形态、荷载-位移(变形)滞回曲线、抗震耗能性能、位移延性系数、极限位移角以及正截面受压承载力等,分析了轴压比、混凝土强度、纵筋强度、箍筋强度、配箍形式以及箍筋体积配筋率等对混凝土柱抗震性能的影响。 (2)在本文试验及所收集共计300余个混凝土柱低周反复加载试验数据基础上,提出了与试验配箍特征值λtv及试验轴压比nt,相关的位移延性系数及极限位移角计算公式。 (3)根据现行相关规范设计了位于地震烈度8度(0.30g)地区的3个混凝土框架结构,其分别配置HRB335、HRB400、HRB500纵向受力钢筋。选择5条罕遇水准地震地面运动,对这3个框架进行弹塑性时程分析。结果表明,配置500MPa纵筋的框架柱位移延性系数需求低于配置低强钢筋框架柱；并认为采用弹塑性层问位移角评判框架结构(框架柱)延性较为合理。此项工作同时验证了高强钢筋应用的经济性。 (4)试验结果表明,当试验柱柱顶位移比达到2%时,500MPa级箍筋的应变均已超过其屈服应变；对970MPa级箍筋,多数试件的箍筋应力已达到700MPa以上。当承载力下降到85%时,内部和外部的970MPa级箍筋均能达到实测抗拉屈服强度1012MPa。此外,试验研究还验证了抗震设计时混凝土框架柱采用连续复合箍筋形式的必要性,且拉筋两端均应采用135°弯钩。 (5)由本文提出的混凝土框架柱位移延性系数计算公式,经分析提出了纵筋配置高强钢筋框架柱箍筋加密区最小配箍特征值要求。与《混凝土结构设计规范》GB50010-2010相比,本文建议的最小配箍特征值对一级、二级和三级抗震等级分别平均增加46%、45%和32%。 (6)提出了混凝土框架柱配置高强箍筋设计建议,主要内容包括高强箍筋的应用范围,箍筋抗拉强度设计值fyv取值,最小配箍特征值λy要求,箍筋构造要求等,可为混凝土框架柱中应用高强箍筋提供参考。 (7)本文试验柱承载力计算表明,采用约束混凝土本构关系计算配置约束箍筋混凝土柱正截面受压承载力是必要的,并论述了钢筋抗压强度设计值f'y取值原理和建议。
【学位授予单位】：中国建筑科学研究院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU375.3;TU352.11

【参考文献】