箍筋约束对钢筋混凝土柱抗震性能影响的试验研究

论文摘要

箍筋约束能改善混凝土的性能,提高其强度和延性。通过增加钢筋混凝土柱的柱端箍筋,增强箍筋对塑性铰区混凝土的约束,可以改善柱的变形能力和屈服后强度,提高延性,增强柱的抗震性能。针对箍筋约束柱的抗震性能,国内外都做了大量的研究工作,但目前在各国规范的具体规定中,对柱端约束箍筋的相关规定,还存在很大的不同。为了推广使用高强度钢筋,本文在前人研究的基础上,对受箍筋约束的HRB500纵筋混凝土柱的抗震性能做了研究。本文完成了5根配置不同箍筋的钢筋混凝土柱在低周反复荷载下的受力性能试验研究。这些试件的纵筋均为HRB500钢筋,箍筋加密区按照现行《混凝土结构设计规范》中一级抗震柱的要求设计。本文分析了柱端箍筋的强度、直径、间距对柱的抗震性能(包括位移角、位移延性、刚度退化、滞回耗能能力等)的影响。结果表明,箍筋的诸要素都对试件的抗震性能(包括变形能力、刚度退化、滞回耗能性能和位移延性)有明显影响,而对试件的承载力影响不大。由这些要素决定的配箍特征值能有效评估柱的抗震性能。钢筋混凝土柱的抗震性能随配箍特征值的增大而改善。配置HRB500纵筋的柱变形能力较好,而位移延性稍差,基本能满足结构对柱抗震性能的需求。作者还认为现行混凝土规范中,对抗震柱箍筋加密区配箍率的限值不一定能保证柱有足够的抗震性能,需做进一步探讨。在试验的基础上,作者用有限元软件对试件进行了计算机模拟分析。确认分析效果后,对试件进行了计算机模拟的参数分析,得到基于配箍特征值和轴压比的位移延性计算公式。其计算结果与试验值接近,并偏保守。该公式关系明确,形式简单,结果可靠,可作为设计和研究参考。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 箍筋约束对混凝土性能的影响
• 1.3 受箍筋约束混凝土柱的抗震性能
• 1.4 本文的主要研究内容
• 2 试验方案
• 2.1 试验目的
• 2.2 试件设计
• 2.3 试验装置
• 2.4 试验加载制度
• 2.5 测量内容及方法
• 2.5.1 轴力的测量方法
• 2.5.2 水平荷载及顶点位移的测量方法
• 2.5.3 钢筋应变的测量方法
• 3 试验现象和结果
• 3.1 总说明
• 3.2 试件C2 的试验现象和结果
• 3.2.1 试验现象
• 3.2.2 试验结果
• 3.3 试件C2B 的试验现象和结果
• 3.3.1 试验现象
• 3.3.2 试验结果
• 3.4 试件C3 的试验现象和结果
• 3.4.1 试验现象
• 3.4.2 试验结果
• 3.5 试件C5 的试验现象和结果
• 3.5.1 试验现象
• 3.5.2 试验结果
• 3.6 试件C6 的试验现象和结果
• 3.6.1 试验现象
• 3.6.2 试验结果
• 4 试验结果分析
• 4.1 各试件滞回曲线修正及变形能力比较
• 4.2 各试件骨架线对比
• 4.3 各试件刚度退化表现的对比
• 4.4 各试件滞回耗能能力的对比
• 5 箍筋约束柱抗震性能模拟分析
• 5.1 程序介绍
• 5.2 材料模型介绍
• 5.2.1 钢筋材料模型介绍
• 5.2.2 混凝土材料模型介绍
• 5.3 试验试件模拟
• 5.4 约束混凝土柱抗震性能参数分析
• 5.5 回归公式与试验数据的对比
• 6 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录