空心钢管混凝土柱拟静力试验研究.doc

1、空心钢管混凝土柱拟静力试验研究摘要：通过完成 12根以轴压比、空心率及截面形式为主要控制参数的空心钢管混凝土柱水平低周反复荷载试验，分析了构件的荷载-位移滞回曲线，延性等抗震性能。得出一下结论：轴压比越大，滞回环小且缩捏严重，延性越差；空心率越大，滞回环小且缩捏，延性越差；相比于等效面积相同的方形截面试件，圆形截面空心钢管混凝土压弯试件，滞回性能更好，且延性也更好。 关键词:空心钢管混凝土;滞回性能;延性；抗震性能 中图分类号：TU377 文献标识码：A 引言：近年来，由于空心钢管混凝土结构在工程中的大量应用，人们逐渐认识到该结构在地震中的损坏和倒塌所带来的巨大损失，因此结构或构件的抗震性能越

2、来越受到各界学者的关注。本文通过研究构件的滞回曲线与延性，进而分析空心钢管混凝土结构的抗震性能，并且分析对比试验结果与实、空心钢管混凝土结构设计规程（CECS 254-2011） 中相关规定，为规程的修订提供参考意见。 1.滞回曲线 试件在水平荷载作用下的滞回曲线形状是其抗震性能的一个综合表现4567。反映试件的弹性性质、非弹性性质及承载力、刚度、耗能等抗震性能。滞回曲线越丰满，表明试件的消耗地震能量的能力越强，抗震性能越好。图 3-29 为本次试验得到的各试件实测水平荷载-位移滞回曲线，即曲线，从滞回曲线上可以看出以下几个特点: 1)试件滞回曲线都具有捏拢现象。当水平力小于屈服荷载时，试件基

3、本处于弹性，随着荷载增大，位移线性增加；并且多次加载后没有出现强度退化及刚度退化。随荷载逐渐增加，试件屈服，水平力卸载后具有残余位移，并且在相同位移多次加载都出现不同程度的强度退化和刚度退化。 2)轴压比对滞回曲线影响很大。对于圆形截面且小空心率试件，轴压比较小试件滞回曲线包围面积越大且塑性能力好，当试件屈服后继续加载强度退化和刚度退化都较小。对于圆形截面且大空心率试件，轴压比越小滞回曲线包围面积越大且塑性能力好当试件屈服后继续加载具有明显的强度退化和刚度退化。对于方形截面，轴压比越小滞回曲线包围面积越大且塑性能力好当试件屈服后继续加载具有明显的强度退化和刚度退化，但随空心率增大，试件滞回能力

4、越差。 3)空心率对滞回曲线影响很大。空心率越大，极限承载越低，试件滞回曲线面积越大，塑性能力越好，且当试件屈服之后继续加载，强度退化和刚度退化都越明显。相比于圆形截面试件，空心率对方形截面试件影响较小。 4)截面形式对滞回曲线影响很大。相比于圆形截面，方形截面试件滞回性能更差，具体表现在：极限承载力低，滞回曲线包围面积小，塑性能力差，强度退化和刚度退化更明显。 a)H-CFST_C1 b)H-CFST_C2 c)H-CFST_C5 d)H-CFST_C6 e)H-CFST_S1 f)H-CFST_S2 g)H-CFST_S5 h)H-CFST_S6 图 1 试件滞回曲线 2.延性 延性是表征

5、试件塑性变形能力的一个重要参数，是指结构或试件在承载能力没有显著下降的情况下所能承受变形的能力，或者说延性的含义是破坏以前结构或试件能承受多大的后期变形能力。 2.1 延性系数 钢管混凝土柱的延性主要采用延性系数来表示，延性系数越大，说明试件的延性越好，反之则越差。延性系数包括位移延性系数、曲率延性系数以及转角延性系数，它们都是从某一个方面反映试件的延性性质。本文主要采用位移延性系数 来分析核心高强混凝土柱的延性性质。对于反复荷载作用下的框架柱延性系数 取骨架曲线上正、反两个方向的位移平均值之比： (1-1) 式中：、正向屈服位移和极限位移 负向屈服位移和极限位移 2.2 轴压比、空心率及截面

6、形式对延性的影响 轴压比、空心率和截面形式是本次试验的三个参数。如图 3-36 所示，试件延性系数随轴压比 n 增大有先增大后减小趋势，存在一个临界轴压比使得试件延性最大。图 3-37 表明，相同空心率和轴压比时，试件延性系数随空心率增大，逐渐下降。图 3-38 表明，相同轴压比及等效截面时，圆形截面试件的延性系数大于方形截面试件的延性系数。综上可知，轴压比越大，试件延性系数先增大后变小；空心率越大，试件延性越差；圆形截面的试件比方形截面试件的延性好。 a )b ) 图 2 轴压比与延性系数关系 图 3 空心率与延性系数关系 图 4 截面形式与延性系数关系 结论 通过研究发现，轴压比、空心率及

7、截面形式都是影响空心钢管混凝土压弯试件滞回性能的重要参数。具体表现在：轴压比越大，滞回环小且缩捏严重，延性越差；空心率越大，滞回环小且缩捏，延性越差；相比于等效面积相同的方形截面试件，圆形截面空心钢管混凝土压弯试件，滞回性能更好，且延性也更好。 参考文献 1 GB/T 228-1987 金属拉伸试验方法 2 GB/T50081-2002 普通混凝土力学性能试验方法标准 3 JGJ101-96 建筑抗震试验方法规程 4 M.Tomii, K.Sakino, Y.Xiao, K.Watanabe. Earthquake resisting hysteretic behavior of reinfo

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