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钢筋混凝土框架柱塑性(钅交)区抗剪承载力试验研究及机理分析

管品武  
【摘要】: 在抗震设计中,应用能力设计法设计钢筋混凝土结构时,须保证结构具有良好 的延性破坏机制。为此本文进行了10个框架柱试件的试验研究,于国内首次对钢筋 混凝土框架柱塑性铰区域剪切性能进行研究。 1.自行设计、制作了简便有效的“仿建研式”试验装置,精心设计了能满足 试验要求的b×h=250×450mm的较大截面尺寸框架柱试件。 2.从混凝土及箍筋应力水平等条件出发,提出纵筋屈服后框架柱破坏形态的分 类标准;纵筋屈服后框架柱破坏形态可分为弯曲破坏及弯曲剪切破坏等形式。 3.详细地分析了位移延性、循环次数以及剪跨比、轴压比及配箍特征值等因素 对框架柱构件骨架曲线、荷载退化曲线、刚度退化曲线及构件滞回性能等的影响, 得出了反复荷载下框架柱塑性铰区域剪切受力性能的众多试验研究结果。从受力过 程角度探讨了框架柱塑性铰区域剪切受力性能及机理。 4.首次量测和分析了纵筋屈服后混凝土与箍筋的抗剪贡献及剪切破坏进程; 通过试验得出了随反复循环次数的增加及位移延性的增大,箍筋抗剪贡献不断增加, 直至箍筋屈服后箍筋抗剪贡献保持不变,混凝土抗剪贡献则不断减小;以试验为依 据描述了构件及混凝土抗剪承载力的退化过程;分析了弯曲剪压破坏试件在不同位 移延性时箍筋及混凝土抗剪贡献变化规律,得出了不同位移延性时箍筋及混凝土抗 剪贡献的计算公式。 5.提出修正的变角桁架+拱模型,推导了地震作用下钢筋混凝土框架柱极限抗 剪承载力计算公式。该公式反映了位移延性对构件极限抗剪承载力的影响,且计算 结果与试验结果符合良好。 6.本文还推导了框架柱塑性铰区域横向剪切变形计算公式,探讨了塑性铰区域 剪切变形与弯曲变形成分随加载循环次数增加而变化的规律。 7.对国内外试验资料进行了统计分析,详细分析了剪跨比、轴压比及配箍特征 值对框架柱构件抗剪承载力的影响,得到了反复荷载下框架柱塑性铰区域极限承载 力计算的统计公式;在理论推导公式及统计公式的基础上,参考国内外规范,首次 管品武;钢筋混凝土框架柱塑性铰区抗剪承载力试验研究及机理分析 提出了钢筋混凝土框架柱塑性铰区域剪切承载力抗震延性设计实用公式。该公式不 仅适用于不同变形能力的延性构件,也适用于非延性构件的抗剪承载力计算。 8.运用儿法对所建议的抗剪承载力计算实用公式进行了可靠度分析,论证和 讨论了实用公式的可靠性。 9.本文还讨论了现行《混凝土结构设计规范》(GBJ10—89)关于轴压比限值 及柱端加密区约束箍筋最小要求等构造方面存在的问题,提出了相应的修正建议。 本文主要成果己被我国《混凝土结构设计规范》(报批稿、GB50010-XX)吸收。


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