超高轴压比区域约束混凝土柱抗震性能试验研究

对8根混凝土设计强度等级为C40,l₀/b=8.8的约束混凝土柱进行了拟静力试验,其中3根为普通约束混凝土柱,5根为区域约束混凝土柱,分别采用1.10、1.25及1.35设计轴压比。区域约束的方式保证了混凝土的延性及强度的充分发挥,高轴压比有效限制了受拉裂缝的开展,提高了剪压区受荷面积及试件初始刚度。在试验轴压比范围内,区域约束试件水平承载力、延性及耗能能力随轴压增大而增大,同时,箍筋的应力也随轴压比增大而增大,且应力分布均匀,区域约束试件也较普通约束试件的刚度退化幅度小。研究结果表明：区域约束混凝土柱在超高轴压比下具有良好的力学性能及抗震性能,且轴压比越高性能越好;对于区域约束混凝土柱,可适当放宽GB 50011-2010《建筑设计抗震规范》对轴压比的限值。     

高轴压比CFRP约束钢筋混凝土圆柱抗震性能试验与有限元分析

为研究高轴压比下FRP约束钢筋混凝土圆柱的抗震性能,对6根碳纤维约束钢筋混凝土圆柱及2根对比柱进行伪静力试验。结果表明:塑性铰区包裹碳纤维可显著改善高轴压比柱的抗震性能,轴压比较高时不应忽略箍筋对核心混凝土的约束贡献。基于OpenSees中的纤维模型,对柱水平力-位移滞回曲线进行有限元模拟。轴压比小于0.45时,数值模拟与试验结果吻合较好;轴压比大于0.45时,考虑核心混凝土受箍筋及FRP双重约束的计算结果与试验结果更为接近。分析轴压比、FRP包裹长度等参数对约束柱抗震性能的影响,轴压比大于0.6时,FRP约束混凝土圆柱的水平承载力开始降低;FRP在塑性铰区的包裹长度为1.2倍柱直径时,可达到与全柱包裹相当的效果。     

型钢区域约束混凝土柱抗震性能试验研究

对4个型钢区域约束混凝土(SRCC)柱、1个普通井字箍约束混凝土(NCC)柱及1个钢筋区域约束混凝土(RCC)柱进行拟静力往复荷载对比试验,其中型钢区域约束混凝土柱设计轴压比分别为1.1,1.3及1.6,普通井字箍约束混凝土柱及钢筋区域约束混凝土柱设计轴压比为1.1,而型钢区域约束混凝土柱在1.1轴压比时,分别设置两种不同间距(70,90mm)的箍筋。对各试件滞回曲线、骨架曲线、承载力、延性和耗能性能进行分析。结果表明型钢区域约束混凝土柱受力均匀,能有效抑制贯通斜裂缝的发生,避免脆性的剪切破坏;在相同轴压比下,箍筋间距的增大使型钢区域约束混凝土柱的抗震性能降低;随轴压比的提高,型钢区域约束混凝土柱的抗剪承载力、延性、变形能力和耗能能力均增强,且明显高于普通井字箍约束混凝土柱和钢筋区域约束混凝土柱;型钢区域约束混凝土柱在高轴压比下具有良好的力学性能和抗震性能,宜加以广泛推广使用。     

轴压重复荷载作用下L形柱箍筋约束混凝土加卸载准则

对5根箍筋约束混凝土L形柱进行了轴心重复受压试验,分析了轴压重复荷载作用下L形柱箍筋约束混凝土应力-应变曲线包络线,参照单调荷载作用下L形柱的箍筋约束混凝土应力-应变全曲线数学模型,建立了轴压重复荷载作用下L形柱箍筋约束混凝土应力-应变包络线方程,计算结果和试验结果吻合良好;并对轴压重复荷载作用下L形柱箍筋约束混凝土加卸载曲线特征进行分析,基于试验结果的回归分析,建立了加卸载准则,与试验结果比较,二者吻合良好,说明提出的加卸载准则能够较好地反映轴压重复荷载作用下L形柱约束混凝土的应力-应变变化规律。     

高强箍筋约束高强混凝土柱的轴压比限值研究

为了研究高强箍筋约束高强混凝土柱的抗震性能及轴压比限值,进行了10个高强箍筋约束高强混凝土柱在高轴压比下的低周反复水平加载试验。通过理论推导和对大量试验数据的回归分析,提出在不同抗震等级下高强箍筋约束高强混凝土柱的轴压比限值。研究结果表明:当体积配箍率大于1.2％时,高强复合箍筋约束高强混凝土柱在高轴压比（甚至轴压比超限）下,其位移延性系数均能满足大于等于3的抗震要求,即密配高强箍筋是保证高强混凝土框架柱在高轴压比下具有良好延性性能以及提高其轴压比限值的有效措施。     

区域约束混凝土柱在高轴压比下的抗震性能

通过对多根区域约束混凝土柱和普通井字箍约束混凝土柱的实验分析,研究了区域约束混凝土柱在高轴压比下的抗震性能,主要比较了区域约束混凝土柱与普通约束混凝土柱之间延性系数、滞回曲线、粘滞系数的差异。结果表明,区域约束混凝土在高轴压比情况下,仍能满足现行国家规范对混凝土柱抗震性能的相关要求。     

成型格网箍筋混凝土柱受力及抗震性能试验研究

为研究成型格网箍筋混凝土柱和成型格网箍筋多重配筋混凝土柱的受力及抗震性能,分别对采用传统绑扎箍筋和成型格网箍筋的6个混凝土柱和10个成型格网箍筋多重配筋混凝土柱进行了轴压试验和低周往复加载试验研究,对比分析采用成型格网箍筋和传统绑扎箍筋的混凝土柱的受力性能,研究在核心格网区域设置不同配筋率纵筋和纵筋布置方式等对成型格网箍筋多重配筋混凝土柱的受力性能影响。研究结果表明：采用成型格网箍筋代替传统绑扎箍筋,钢筋混凝土柱的受力机理基本一致,成型格网箍筋能达到屈服应变,箍筋性能得到充分发挥,成型格网箍筋混凝土柱的轴压承载力和抗震性能更优;成型格网箍筋可为核心格网区域布置的纵筋提供有效支撑,纵筋的受压强度得到充分利用,延性可达到规范要求。在试验研究基础上,提出了成型格网箍筋多重配筋混凝土柱轴压比计算公式和轴压比限值建议。从公式计算结果与试验结果对比可知,成型格网箍筋多重配筋柱的实测轴压承载力高于公式计算结果,柱轴压比计算时,可计入核心格网区域配置的纵筋轴压承载力贡献。     

高强螺旋箍筋约束混凝土柱抗震性能试验

为了研究高强螺旋箍筋约束混凝土柱的抗震性能,完成了2个普通箍筋混凝土柱及2个高强螺旋箍筋约束混凝土柱足尺模型的低周反复荷载试验,描述了高强螺旋箍筋约束混凝土柱的破坏过程及破坏形态,分析了高强螺旋箍筋约束混凝土柱的滞回曲线、骨架曲线、延性性能和耗能能力.结果表明:轴压比是影响试件延性性能的主要因素之一;高强螺旋箍筋约束混凝土柱在高轴压比作用下对框架柱延性性能及耗能能力提高的效果非常明显;在轴压比相同的条件下,高强螺旋箍筋约束混凝土柱滞回曲线饱满且无捏缩现象,量纲一的骨架曲线下降段平稳,延性性能较好.     

高轴压比下焊接环式高强复合箍筋约束高强混凝土柱裂缝发展规律

为研究高轴压比下焊接环式高强复合箍筋约束高强混凝土柱的破坏形态、极限承载力、裂缝发展过程及发展规律,对9个1/2模型的焊接环式高强复合箍筋约束高强混凝土柱和1个1/2模型的普通非闭合箍筋约束的高强混凝土柱进行低周反复水平加载试验。试验表明:焊接环式高强复合箍筋约束高强混凝土柱的裂缝发展比较缓慢;随着轴压比的增大,核心区混凝土弯曲裂缝出现滞后,受压区的竖向裂缝增多;配箍率相同的情况下,随着轴压比的增大,极限荷载略有下降;该类柱表现出理想的弯曲破坏模式。     

重复荷载作用下T形截面柱箍筋约束混凝土加卸载准则

为研究T形截面柱箍筋约束混凝土在重复荷载作用下的加卸载模型,在已有5根箍筋约束混凝土T形截面柱轴心重复受压性能试验研究基础上,采用ANSYS有限元软件对其受力过程进行分析,研究了T形截面柱箍筋对核心混凝土的有效约束作用。综合有限元分析结果及试验结果,建立了T形截面柱约束混凝土的抗压强度和峰值应变计算式,计算值与试验值吻合良好。通过分析重复荷载作用下箍筋约束混凝土的应力-应变包络线、共同点轨迹线的特征,发现共同点轨迹线与包络线形状相似,给出了应力-应变包络线方程,计算结果与试验结果吻合良好。据此建立了重复荷载作用下T形截面柱箍筋约束混凝土的卸载曲线、再加载曲线方程,计算曲线与试验曲线吻合较好,说明建议的加卸载准则能较好地反映轴压重复荷载作用下箍筋约束混凝土的应力-应变曲线的变化规律。