连续复合螺旋箍约束混凝土柱抗震性能研究.pdf

青岛理工大学
硕士学位论文
连续复合螺旋箍约束混凝土柱抗震性能的研究
姓名:王玉良
申请学位级别:硕士
专业:结构工程
指导教师:刘瑛;姜维山
20041201
摘要青岛理工大学硕士学位论文本文在前人研究的基础上,针对连续复合螺旋箍约束混凝土柱的应用和推广,总结和归纳了有关连续复合螺旋箍约束混凝土柱的研究成果,提出了连续复合螺旋箍约束混凝土柱强度计算公式和压应变计算公式,并给出了连续复合螺旋箍约束混凝土柱正截面、斜截面的计算公式,以便指导具体设计。在试验的基础上,理论分析了连续复合螺旋箍约束混凝土柱的抗震性能:轴心受压抗震性能、偏心受压抗震性能和连续复合螺旋箍约束混凝土短柱的抗震性能。随着混凝土的应用,需要解决高强混凝土的脆性问题,采用一般低强箍筋,其约束力已不足以约束混凝土的横向变形,本文在以上理论和高强连续复合螺旋箍约束高强混凝土柱试验的基础上对其抗震性能进行分析,得出了影响高强混凝土柱延性的主要因素;本文还从框架柱的破坏机理、配箍构造等因素出发,引申建立了轴压比与变形角、配箍特征值的关系式,以更好理解新修订混凝土结构设计规范的具体规定。另外,本文提出高强螺旋箍筋能增加框架柱抗震性能,是解决框架柱轴压比问题的有效措旌,其研究结果对发展应用高强混凝土有实际意义;高强连续复合螺旋箍约束高强混凝土柱与钢管混凝土柱进行比较,得出它们最终约束效果相似,但是前者较后者经济。最后提出了高强连续复合螺旋箍约束高强混凝土柱的恢复力特性模型,并对计算骨架曲线与试验实测做了对比分析,对比结果表明,计算模型与实测结果吻合较好。关键词连续复合螺旋箍;约束混凝土柱;抗震性能:恢复力模型
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第滦髀研究课题的提出及其意义于没有正确的使用建筑材料”。——看来地震受灾程度和我们建设工作者的】:作,“地震不伤人,伤人的是建筑物”。。同日,联合国另几位负责人还说“地震的受害者大约一半是死关。但从目前我国建设实际情况来看,距此目标尚有不少差距。世界银行认为,自年以来,死于地震的人数每年就增加%,近年总数达颍渲昃退劳万人。从年代到年代,物质损失增加了两倍,年达到了诿涝!在年我国唐山大地震,年美国加州大地震,以及年曰本神户大地震的震后观察中,皆发现钢筋混凝土结构中,实际倒塌多半由柱破坏而发生,其破坏形式为:长柱及梁的端部,多纵筋凸出呈灯笼状,因箍筋松扣。失去约束作用;短柱呈剪切滑移脆性破坏,箍筋被拉直松扣。造成这种破坏的原因为:中长柱在地震反复作用下,混凝土破裂,箍筋端头的锚固丧失,而纵筋受压时有向外凸出的趋势和力量,将箍筋崩开,约束力不足,从而使纵筋外凸,混凝土散落,如图,图为年美国公路工程杂志上刊登的地区公路桥混凝土柱倒塌情况,该图下并说明:原设计规范中所给箍筋的约束作用不足为“灯笼”现象的原因,另灯笼状破坏如图;短柱在地震反复力作用下,混凝土斜裂,箍筋端头锚固丧失,如图所示。另外还有塑性饺区破坏糏.、轴压破坏.、压弯破坏.、。图普通箍筋失效图
图团囵园青岛理工大学硕士学位论文图灯笼状破坏讨苹苄越虑苹低·嵫蛊苹图压弯破坏羟衅苹植科苹出此发现,普通用的箍筋端头5耐涔臣把映ざ危强拐鸾峁沟娜醯恪N8纳普种情况,国内外有关专家提出用普通强度螺旋箍约束混凝土代替目前使用的普通箍的措施。柱采用连续复台螺旋箍虺苨代替末端靠弯钩锚固的普通复合箍,它的形式如图所示。箍的形式方形柱混凝士强度采用獵,箍强度标准值采用玗/,箍图图馹甶—■●■■■■■■■‘絠籭賗
≯垡籣~㈡灰籡欢籮引”一\\灰灰青岛理工大学硕士学位论文筋直径为寤涔柯试..之间;圆形柱一般体积配箍率在~洹9赜谒牧ρ阅茉谙旅娼ń薪樯堋4曛两瘢夜辽偌鹤过二百多个构件试验。通过这些试验证明,采用普通强度螺旋箍约束的构件,在大轴压、大弯矩的条件下,仍能承担外力而不倒,明显提高了延性,也增大了强度。ü渴逼溲有韵凳疚挥醒有,但采用螺旋箍后,且轴压比为时,其延性系数仍大于A硗庥捎谑∪チ斯拷疃送返耐涔臣捌溲映ざ味节约箍筋钢材%至%。在西安、成都、北京、福建,江苏等地实际工程中已经应用这种箍筋。另一方面,随着建筑业的高速发展,高强混凝土的应用越来越广泛,而高强混凝一卜的结构变形问题是⋯个悬而未决的问题,即其受压时呈高度脆性,延性很差。高强混凝土的脆胜随着强度提高而严重,所以主要受力截面上的压区高强混凝土必须设计成约束混凝土。通过试验研究证明,要解决高强混凝土的脆性问题,采用一般低强箍筋,其约束力已不足以约束混凝土的横向变形,如箍筋较早屈服,约束失效。不同混凝土强度及箍筋强度与混凝土压