500MPa级钢筋混凝土框架结构的低周反复荷载试验研究

论文摘要

随着人们对建筑抗震问题的不断深入研究，国家规范条文的不断完善，对建筑抗震能力也提出了越来越高的要求。我国2011年出版的《混凝土结构设计规范》GB50010-2010中新增了HRB500钢筋，并鼓励大力推广使用，而我国对配置HRB500钢筋的混凝土框架结构抗震性能还有许多问题不够明确，这给我国在其他相关规范中关于HRB500钢筋方面的结构设计条目的制订及工程中HRB500钢筋的应用带来了不便。本文通过4榀钢筋混凝土框架的低周反复加载试验和1榀钢筋混凝土框架的单向推覆试验，对配有500MPa高强钢筋的混凝土框架的抗震性能进行了研究。1、本文完成的主要工作如下：（1）介绍了国内外钢筋混凝土结构钢筋发展概况、震害中钢筋的问题和表现、高强配筋的钢筋混凝土结构在抗震中的问题和优越性。（2）叙述了本试验设计方案，并进行了4榀钢筋混凝土框架的低周反复加载试验和1榀钢筋混凝土框架的单向推覆试验，观察记录了试验现象，得到了各试件的荷载-位移滞回曲线等试验数据。（3）对各试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、钢筋应变、刚度退化和耗能进行了分析。本文还提出了配置HRB500钢筋的混凝土框架结构骨架曲线恢复力模型，推导出了求解其理论骨架曲线特征参数的经验公式。（4）利用有限元分析软件对本试验配置HRB500钢筋的混凝土框架结构进行了pushover分析，并将结果和试验结果进行了对比。还针对试验采用的构件进行了基于位移角的抗震性能评估。2、主要结论如下：试验研究表明，500MPa高强钢筋用作纵向受力筋时，不同截面尺寸的框架，对应着不同的抗震性能，在试件破坏时钢筋都能够屈服；试件的顶点水平荷载-位移滞回曲线成梭形，部分有捏缩现象；所有试件均有较高的承载力和良好的位移延性，试验结果表明配有500MPa高强钢筋的混凝土框架具有良好的抗震性能，抗震性能评估表明试验框架能满足8度抗震设防要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 选题背景和研究意义
• 1.3 国内外钢筋混凝土结构钢筋发展概况
• 1.3.1 国内 500MPa 级钢筋发展概况
• 1.3.2 国外高强钢筋发展概况
• 1.4 震害中钢筋的问题
• 1.4.1 震害中钢筋的表现
• 1.4.2 冷加工钢筋的脆断
• 1.4.3 热轧钢筋的抗倒塌能力
• 1.4.4 围箍钢筋的约束作用
• 1.5 高强配筋的钢筋混凝土结构在抗震中的问题和优越性
• 1.5.1 使用高强钢筋的优点和问题
• 1.5.2 普通钢筋混凝土框架在抗震中的不足
• 1.5.3 高强配筋的钢筋混凝土框架在抗震中的优点
• 1.6 本文的主要研究内容和意义
• 第2章 500MPA 钢筋混凝土框架拟静力试验方案
• 2.1 试验目的
• 2.1.1 配置 HRB500 钢筋混凝土框架的试验目的
• 2.1.2 框架设计成不同配筋、不同加载模式、不同轴压比的试验目的
• 2.2 试验方案设计
• 2.2.1 试件设计
• 2.2.2 试验钢筋和混凝土的材料性能
• 2.2.3 试验方法和加载制度
• 2.2.4 主要测试的内容及方法
• 2.2.5 试验测点布置及数据的采集
• 2.3 本章小结
• 第3章 试验现象和试验结果
• 0'>3.1 试验框架 F₀
• 0的试验现象'>3.1.1 试验框架 F₀的试验现象
• 0的主要测量结果'>3.1.2 试验框架 F₀的主要测量结果
• 1'>3.2 试验框架 F₁
• 1的试验现象'>3.2.1 试验框架 F₁的试验现象
• 1的主要测量结果'>3.2.2 试验框架 F₁的主要测量结果
• 2'>3.3 试验框架 F₂
• 2的试验现象'>3.3.1 试验框架 F₂的试验现象
• 2的主要测量结果'>3.3.2 试验框架 F₂的主要测量结果
• 3'>3.4 试验框架 F₃
• 3的试验现象'>3.4.1 试验框架 F₃的试验现象
• 3的主要测量结果'>3.4.2 试验框架 F₃的主要测量结果
• 4'>3.5 试验框架 F₄
• 4的试验现象'>3.5.1 试验框架 F₄的试验现象
• 4的主要测量结果'>3.5.2 试验框架 F₄的主要测量结果
• 3.6 本章小结
• 第4章 试验结果分析
• 4.1 荷载-位移滞回曲线分析
• 4.2 骨架曲线
• 4.2.1 各框架的实测骨架曲线
• 4.2.2 不同钢筋、轴压比的框架骨架曲线对比
• 0、F₂骨架线（正向）与框架 F₄推覆曲线比较分析'>4.3 框架 F₀、F₂骨架线（正向）与框架 F₄推覆曲线比较分析
• 4.4 钢筋应变曲线
• 4.5 特征荷载
• 4.6 特征位移和位移延性
• 4.7 刚度退化
• 4.8 耗能分析
• 4.9 各框架激振加速度衰减曲线
• 4.10 本章小结
• 第5章 配置 500MPA 钢筋的混凝土框架骨架曲线恢复力模型
• 5.1 钢筋混凝土构件恢复力模型概述
• 5.2 配置 500MPa 钢筋的混凝土框架骨架曲线恢复力模型
• 5.2.1 理论骨架曲线推导
• 5.3 理论计算骨架曲线与试验结果的对比
• 5.4 本章小结
• 第6章 500MPA 钢筋混凝土框架结构 PUSHOVER 分析
• 6.1 SAP2000 中的 pushover 分析方法
• 6.1.1 SAP2000 中的铰
• 6.1.2 pushover 分析主要输出结果
• 6.2 建立平面框架模型
• 6.3 分析结果
• 6.3.1 框架塑性铰的发展与分布
• 6.3.2 pushover 曲线
• 6.3.3 模拟 pushover 曲线与试验结果对比
• 6.4 基于位移角的抗震能力评估
• 6.4.1 能力谱曲线的确定
• 6.4.2 需求谱曲线的确定
• 6.4.3 抗震性能评估
• 6.5 本章小结
• 第7章 结论及展望
• 7.1 本文的主要结论
• 7.2 建议与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢