框架柱双向受剪承载力计算方法比较

结合7根不等肢配箍矩形截面钢筋混凝土框架柱双向受剪承载力试验数据,综合比较和评价3种计算不等肢配箍矩形截面框架柱双向受剪承载力计算方法。将三者计算值与试验结果对比,表明运用上述3种方法计算矩形截面框架柱双向受剪承载力均偏于安全,其中三折线简化法所计算的受剪承载力更接近试验值。     

矩形截面框架柱双向受剪承载力研究

GB50010-200x《混凝土结构设计规范》(征求意见稿)对矩形截面钢筋混凝土框架柱双向受剪承载力计算公式进行了修正,修定后的公式仅对由混凝土提供的双向受剪承载力进行了折减。本文通过7根加载角度不同的矩形截面框架柱在斜向水平荷载作用下的受剪承载力试验,探讨修订公式计算矩形截面框架柱双向受剪承载力的可行性,试验结果和计算值的对比表明,修正后的公式可以安全计算矩形截面框架柱双向受剪承载力,而且具有一定的精度。     

焊接箍筋钢筋混凝土构件抗剪承载力试验研究

为了研究焊接箍筋钢筋混凝土构件的受剪性能,对6根焊接箍筋钢筋混凝土框架短柱和3根普通箍筋钢筋混凝土框架短柱对比试件展开低周反复加载试验,以及5根焊接箍筋和4根普通箍筋钢筋混凝土梁斜截面受剪性能试验,分析混凝土强度、箍筋配箍率、轴压比和剪跨比对焊接箍筋钢筋混凝土框架柱和梁受剪承载力的影响,并对比焊接箍筋与普通绑扎箍筋钢筋混凝土框架短柱和梁的受剪承载力的区别。结果表明:焊接箍筋与普通绑扎箍筋钢筋混凝土框架短柱和梁的破坏形态基本相同,并且焊接箍筋钢筋混凝土框架短柱和梁的极限抗剪承载力高于普通箍筋钢筋混凝土框架短柱和梁。另外,用现行的GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》规定的框架短柱和梁的抗剪承载力计算公式计算的结果偏低,因此进一步结合试验数据进行分析并拟合出焊接箍筋钢筋混凝土构件抗剪承载力计算式,计算值与试验结果较吻合,可用于工程设计。     

高强箍筋高强混凝土Z形截面柱框架节点抗震性能试验研究

为了研究高强箍筋约束高强混凝土Z形截面柱框架节点在地震作用下的抗震性能,对缩尺比为1∶2的5榀配置高强箍筋和1榀配置普通强度箍筋的高强混凝土Z形截面柱框架节点试件进行拟静力试验。研究了高强箍筋约束高强混凝土节点的破坏形态、滞回性能、骨架曲线、延性、耗能能力、刚度退化、受剪承载力以及高强箍筋应力发挥水平等。分析了剪压比、轴压比、箍筋的体积配箍率等参数对Z形截面柱框架节点破坏形态、滞回性能和受剪承载力的影响。结果表明：Z形截面柱节点的破坏形态受设计参数的影响,有弯曲破坏和弯剪破坏两类;与普通强度箍筋高强混凝土Z形截面柱框架节点相比,高强箍筋高强混凝土Z形截面柱框架节点在显著提高节点最大剪压比控制值的同时具有优越的抗震性能。给出了高强箍筋应力的取值,采用JGJ 149—2017《混凝土异形柱结构技术规程》公式计算高强箍筋高强混凝土Z形截面柱框架节点的受剪承载力是可行的,将其计算结果与试验结果进行了比较,两者吻合较好。     

矩形截面混凝土框架柱斜向受剪承载力研究

通过14根矩形截面框架柱在斜向水平荷载作用下的受剪试验,研究其斜向受剪承载力的计算方法。基于单向桁架-拱模型,建立了一个双向桁架-拱模型。为了验证该计算模型的可行性,利用此方法对本试验的14根框架柱及其他文献中的16根框架柱的斜向受剪承载力进行了计算。试验结果和计算值的比值表明,基于双向桁架-拱模型推导的计算公式可以安全估算矩形截面框架柱斜向受剪承载力,满足工程需要。     

柱下端局部采用FRC材料钢筋混凝土柱的承载力分析

为了改善钢筋混凝土柱的变形能力和损伤容限,在其下端局部采用纤维增强混凝土(FRC)代替普通混凝土,设计了6根剪跨比为3、柱内配置较少箍筋的钢筋混凝土柱试件,进行了拟静力试验。试验结果表明,这种柱为弯曲屈服后的剪切破坏,具有较好的变形能力和损伤容限;局部使用FRC材料可以减少约束箍筋和抗剪箍筋用量。根据试验结果,建立了考虑截面受拉区FRC受拉作用的压弯承载力计算方法以及斜截面受剪承载力计算公式,其中斜截面受剪承载力计算公式的计算值与试验值比较吻合。     

集中荷载作用高强箍筋混凝土梁斜裂缝的出现与发展

通过 8根集中荷载作用下高强箍筋矩形截面简支梁的试验 ,对集中荷载作用下高强箍筋混凝土简支梁的受剪工作性能、斜裂缝的出现与发展进行了分析 ,并与普通箍筋混凝土梁进行了比较     

混凝土双向受弯梁斜截面受剪承载力的计算

以32根集中荷载作用下混凝土双向受弯梁斜截面受剪性能试验为依据,将混凝土框架柱双向受剪承载力计算方法用于计算双向受弯梁斜截面受剪承载力。结果表明,该方法的计算值是试验值的偏下限,具有足够的安全度,该方法适用于混凝土双向受弯梁斜截面受剪承载力计算。     

500MPa细晶粒箍筋混凝土梁抗剪试验研究

为了研究500 MPa细晶粒箍筋混凝土梁的受剪性能,对16根配置500 MPa细晶粒箍筋、1根400 MPa及1根600 MPa箍筋的混凝土梁进行了在集中荷载作用下的受剪试验,分析了采用500 MPa细晶粒箍筋混凝土梁的斜截面受剪承载力及使用阶段的裂缝宽度,观测了混凝土强度等级、剪跨比、箍筋强度、配箍率、截面尺寸、截面形状等条件不同时试件的裂缝、挠度、承载力及破坏形态;并将实测值与有关公式的计算值进行了比较。试验结果表明,构件的斜截面承载力仍可按现行《混凝土结构设计规范》的相关公式进行计算,并有足够的安全储备。     

装配式矩形螺旋箍筋RC梁抗剪承载力试验研究

为研究装配式矩形螺旋箍筋RC梁的抗剪性能,设计并制作了3根配置矩形螺旋箍筋RC梁和3根配置普通分离式箍筋RC梁,研究了剪跨比、配箍率等因素对构件的抗剪承载力、整体性的影响。结果表明,与配置普通分离式箍筋RC梁相比,当剪跨比为1.51、2.03时,装配式矩形螺旋箍筋对RC梁的斜截面承载力有所提高;当剪跨比为2.5时,斜截面承载力略有降低;装配式矩形螺旋箍筋对RC梁的挠度无明显影响,但可以增强混凝土梁的整体性;配置矩形螺旋箍筋RC梁可以节约18%的箍筋用量。     

钢筋混凝土框架柱在轴压比超限时抗震性能的研究

首先讨论了钢筋、混凝土、配箍特征值和轴压比的平均值、标准值及设计值之间的关系,又推导出框架柱轴压比限值与截面界限相对受压区高度之间的计算公式。然后根据26个轴压比超限的框架柱在固定轴向荷载和水平反复荷载作用下的试验结果,主要分析了轴压比、配箍特征值、截面尺寸形状、混凝土强度等级、箍筋形式及剪跨比等因素对轴压比超限框架柱的骨架曲线、滞回曲线、位移延性及极限位移角的影响及作用。根据试验结果提出了钢筋混凝土框架柱轴压比超限值。最后根据近31根轴压比超限的钢筋混凝土框架柱试验结果,回归出试验柱延性系数和极限位移角与配箍特征值和轴压比之间的计算公式,根据回归公式确定出轴压比超限的抗震框架柱箍筋加密区最小配箍特征值的建议值,建议值与新规范值吻合的较好。     

型钢高强混凝土柱抗剪性能的试验与分析

通过对20个混凝土抗压强度为65.3~84.9MPa的型钢高强混凝土柱在轴力和水平荷载共同作用下的试验,对型钢高强混凝土柱的抗剪性能进行研究。试验主要考虑剪跨比、轴压比、配箍率和混凝土强度4个参数对构件抗剪性能的影响。由试验得到水平荷载下型钢高强混凝土柱的破坏形态,对剪跨比、轴压比、配箍率和混凝土强度对构件抗剪承载能力的影响进行分析,提出型钢高强混凝土柱抗剪承载能力的计算公式,该公式与我国现行混凝土结构设计规范中的斜截面承载能力计算公式相衔接,且计算结果偏于安全,可直接用于工程设计。     

低周反复荷载下型钢高强混凝土柱受力性能试验研究

通过20个混凝土强度为65.3～84.9MPa的型钢高强混凝土柱的低周反复加载试验,研究型钢高强混凝土柱在压、弯、剪共同作用下的破坏形态和抗震性能。试验中考虑剪跨比、轴压比、配箍率、混凝土强度4个参数的影响,由试验获得型钢高强混凝土柱的主要破坏形态和滞回曲线,分析各参数对构件延性、滞回特性、耗能性能以及承载力衰减的影响。结果表明,与型钢普通强度混凝土柱一样,在压、弯和反复剪力共同作用下,型钢高强混凝土柱的破坏形态主要为弯曲型破坏、剪切黏结破坏、剪切斜压破坏,破坏形态主要与剪跨比有关;箍筋能显著提高大剪跨比试件的延性和耗能能力,但对小剪跨比试件的延性与耗能性能改善有限;随着轴压比与混凝土强度的提高,试件的承载力衰减速度加快,后期变形能力减小,抗震性能越来越差;与钢筋混凝土柱相比,型钢高强混凝土柱的等效阻尼比远大于前者,耗能能力强,抗震性能好;提出型钢高强混凝土柱位移延性系数的计算公式,公式的计算结果与试验结果符合较好,可供工程设计应用参考。     

型钢高强混凝土框架柱位移延性系数研究

基于80根混凝土设计强度等级为C60—C80的型钢高强混凝土(SRHSC)框架柱的低周反复加载试验结果,对其位移延性系数进行研究。基于MATLAB利用人工神经网络原理建立4-6-1型BP神经网络模型,分析了混凝土强度、轴压比、体积配箍率和剪跨比等试验设计参数对SRHSC框架柱位移延性的影响规律和机理。结合各因素对SRHSC框架柱位移延性的影响规律,建立位移延性系数计算模型。通过对试验数据和网络预测数据进行多元非线性回归分析,得到考虑多影响因素的SRHSC框架柱位移延性系数经验公式。研究成果可为SRHSC框架柱的抗震与优化设计提供参考。     

高强螺旋箍筋约束混凝土柱连接抗震性能试验研究与理论分析

对于采用高强螺旋箍筋约束混凝土柱的装配整体式框架结构,提出了一种新的柱-柱连接方式,即在局部外包钢管设置横穿栓筋进行连接。制作足尺装配整体式柱和整浇柱试件,对其进行低周反复加载拟静力试验。通过观测试件的受力、变形、破坏过程及破坏形态,分析其承载能力、变形能力和耗能能力,验证了新型连接的可靠性。结果表明：在高轴压比下,采用新型连接的高强螺旋箍筋约束混凝土装配整体式柱与相应整浇柱均具有良好抗震性能,可以替代整浇柱应用于高烈度地震设防区的建筑结构中。结合试验,对新型连接的受力机制进行理论分析,提出了连接屈服荷载和破坏荷载的计算式,并通过计算结果与试验结果的比较,验证了理论公式的正确性。     

Research on seismic behavior of GFRP-reinforced concrete beam-column joints

为提高RC框架结构震后可恢复性，采用GFRP筋替代钢筋应用于混凝土梁柱结构中。以配箍率、轴压比、混凝土强度为变量对梁柱组合体开展了拟静力试验研究。试验中共对8个GFRP筋混凝土梁柱组合体、1个RC梁柱组合体进行了测试，比较了GFRP筋与普通钢筋混凝土梁柱组合体的变形和破坏过程，对比分析了各梁柱组合体的滞回曲线、承载能力、残余位移、能量耗散以及钢筋的应变分布等。试验结果表明：GFRP梁柱顶点残余位移显著下降，较RC柱顶残余位移降低60%左右，但其耗能能力低于RC梁柱节点的；在往复荷载作用下，GFRP筋混凝土梁柱框架破坏符合“强柱弱梁”特征，能够承受较大侧向位移，其在达到5.5%位移角时仍未表现出脆性破坏特征；GFRP筋梁柱组合体承载能力、耗能能力和纵筋利用率随着配箍率、混凝土强度的增加而增大。此外，综合考虑配箍率、轴压比、混凝土强度对GFRP筋梁柱节点核心区受剪性能的影响，提出了该种节点核心区受剪承载力计算方法，并基于国内外相关试验数据对其进行了验证。结果表明，提出的计算式能有效计算GFRP筋梁柱节点核心区受剪承载力。     

高强箍筋高强混凝土短柱抗震性能试验研究

为了研究高强箍筋约束高强混凝土短柱在地震作用下的抗震性能,采用建研式加载装置,通过14根高强混凝土短柱试件的低周反复加载试验,研究了高强箍筋约束高强混凝土短柱的破坏形态、滞回性能、骨架曲线、变形和延性、耗能能力以及高强箍筋的应力发挥水平和受剪承载力计算等,分析了轴压比、剪跨比、箍筋强度、箍筋间距、箍筋形式和混凝土强度等因素对短柱破坏形态、滞回性能和承载力的影响。结果表明：短柱破坏形态受设计参数的影响有剪切破坏和剪切黏结破坏两类;与普通强度箍筋混凝土短柱相比,高强箍筋高强混凝土短柱在节约材料的同时具有优越的抗震性能和抗倒塌能力;达到极限荷载后,箍筋的应变发展较快,高强箍筋的强度发挥充分,短柱的抗震性能明显改善;通过对高强箍筋应力取值进行适当修正,采用GB 50010-2010规范公式计算高强箍筋高强混凝土短柱的受剪承载力是可行的。     

GFRP筋混凝土梁柱组合体抗震性能试验研究

为提高RC框架结构震后可恢复性,采用GFRP筋替代钢筋应用于混凝土梁柱结构中。以配箍率、轴压比、混凝土强度为变量对梁柱组合体开展了拟静力试验研究。试验中共对8个GFRP筋混凝土梁柱组合体、1个RC梁柱组合体进行了测试,比较了GFRP筋与普通钢筋混凝土梁柱组合体的变形和破坏过程,对比分析了各梁柱组合体的滞回曲线、承载能力、残余位移、能量耗散以及钢筋的应变分布等。试验结果表明：GFRP梁柱顶点残余位移显著下降,较RC柱顶残余位移降低60%左右,但其耗能能力低于RC梁柱节点的;在往复荷载作用下,GFRP筋混凝土梁柱框架破坏符合“强柱弱梁”特征,能够承受较大侧向位移,其在达到5.5%位移角时仍未表现出脆性破坏特征;GFRP筋梁柱组合体承载能力、耗能能力和纵筋利用率随着配箍率、混凝土强度的增加而增大。此外,综合考虑配箍率、轴压比、混凝土强度对GFRP筋梁柱节点核心区受剪性能的影响,提出了该种节点核心区受剪承载力计算方法,并基于国内外相关试验数据对其进行了验证。结果表明,提出的计算式能有效计算GFRP筋梁柱节点核心区受剪承载力。