钢筋延性对柱抗震性能影响的试验研究

论文摘要

钢筋在拉伸试验中,达到最大作用力时对应的总伸长率为均匀伸长率,它是反映钢筋延性的重要指标,直接关系到结构的抗震性能。强屈比则是钢筋抗拉强度与屈服强度的实测值之比,在构件某部位出现较大塑性变形或塑性铰后,强屈比是保证其拥有必要承载力以及非弹性转动能力的关键因素。在抗震钢筋均匀伸长率、强屈比这两个指标的规定上,主要国家或地区(如中国、新西兰、欧盟等)有所不同。仅从抗震的角度来看,钢筋强屈比越高、伸长率越好,则结构在地震作用下安全性越高,但高延性钢筋是以较高的生产成本以及牺牲稀有矿产资源为代价的。在保证结构“小震不坏,中震可修,大震不倒”的抗震目标下,钢筋的强屈比过高,伸长率过好,其延性优势可能得不到充分发挥,从而造成经济上的浪费。通过研究钢筋的强屈比、均匀伸长率对结构抗震性能的影响,最终对钢筋提出既保证建筑抗震性能同时又经济适用的延性要求是具有重要意义的。在此背景下,本文对4个钢筋混凝土柱进行了低周反复试验。对配有延性较低与延性较高钢筋的试件进行了抗震性能对比,并考虑纵筋屈曲、应变历史以及轴压比等因素对柱子的影响。结果表明均匀伸长率不小于7%,强屈比不小于1.25的钢筋,能够满足中国规范对柱子的抗震要求。此外,通过试验采集的应变数据并结合OpenSees模拟分析,发现低周疲劳对循环受力下的钢筋影响显著,这将导致钢筋在远未达到其单调拉伸时的断后伸长率就过早地破坏。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 本课题的研究目的及意义
• 1.2 主要国家抗震钢筋性能对比
• 1.2.1 抗震钢筋基本信息
• 1.2.2 主力钢筋强度
• 1.2.3 强屈比
• 1.2.4 断后伸长率与均匀伸长率
• 1.2.5 生产工艺
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 国内研究现状
• 1.3.2 国外研究现状
• 1.4 需进一步解决的问题
• 1.5 本文的研究目的和主要内容
• 2 试验方案
• 2.1 试验概述
• 2.1.1 试验目的
• 2.1.2 试验思路
• 2.2 试件设计
• 2.2.1 材料特性
• 2.2.2 配箍参数与轴压比
• 2.3 试件构造
• 2.4 试验装置
• 2.5 试验加载制度
• 2.6 测量内容及方法
• 2.6.1 轴力的测量方法
• 2.6.2 顶点位移及水平荷载的测量方法
• 2.6.3 钢筋应变的测量方法
• 3 试验现象和结果
• 3.1 前言
• 3.2 试件C1 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C2 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C4 的试验现象和结果
• 3.5.1 试验现象
• 3.5.2 试验结果
• 4 试验结果分析
• 4.1 均匀伸长率
• 4.1.1 试件C1、C2 性能对比
• 4.1.2 箍筋间距的影响
• 4.1.3 轴压比的影响
• 4.2 强屈比
• 5 OpenSees 模拟分析
• 5.1 程序介绍
• 5.2 材料模型
• 5.2.1 混凝土本构模型
• 5.2.3 钢筋本构模型
• 5.3 试件C1～C4 模拟
• 5.4 低周疲劳
• 6 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录