配置CRB600H高强箍筋混凝土柱抗震抗剪性能试验研究

摘要

高强箍筋有利于改善混凝土柱的脆性，提高其延性和耗能能力，同时可减少钢筋用量，避免钢筋拥挤，方便施工，节约矿产资源和能源，对保持经济可持续发展具有重要意义。当前，国内外对高强箍筋混凝土柱抗震性能的研究主要集中在柱端正截面性能方面，而抗震抗剪性能方面的试验研究相对较少，特别是满足一定变形能力的抗震抗剪承载力和箍筋应力发挥水平方面。高强箍筋混凝土柱的抗震抗剪性能如何，是否具有不低于普通箍筋混凝土柱的抗震抗剪承载力和变形能力，以及反复荷载下高强箍筋的应力发挥水平，一直是研究人员普遍关注而尚未解决的问题。同时我国现行混凝土规范中的抗震抗剪承载力公式用于高强箍筋混凝土柱时的适应性如何，各参数对高强箍筋混凝土柱抗震抗剪性能的影响规律，也是学者们比较关心的问题。因此，本文为研究高强箍筋混凝土柱的抗震抗剪性能，开展了如下工作：　　完成了7根配置CRB600H高强箍筋混凝土柱和1根配置HRB400普通箍筋混凝土柱的低周反复加载对比试验。根据试验结果并结合课题组其余CRB600H高强箍筋混凝土柱的试验数据，研究现行混凝土规范中的抗震抗剪承载力公式对高强箍筋混凝土柱的适应性，以及CRB600H高强箍筋混凝土柱是否具有良好的变形能力，并分析了箍筋应力的发挥水平。比较“等强代换”、“等量代换”高强箍筋混凝土柱和普通箍筋混凝土柱在裂缝开展及破坏特征、滞回曲线、抗剪承载力、变形能力、刚度退化和耗能能力等方面的差异，并结合本课题组其余CRB600H高强箍筋混凝土柱和收集到的国内外剪切破坏400MPa级普通箍筋混凝土柱试验数据，进一步研究CRB600H高强箍筋混凝土柱与普通箍筋混凝土柱在抗震抗剪承载力和变形能力方面的差异。同时探讨了配箍率、箍筋直径和间距、混凝土强度等对CRB600H高强箍筋混凝土柱抗震抗剪性能的影响。经研究，得出以下主要结论：　　①现行混凝土规范中柱的抗震抗剪承载力公式不适用于配置CRB600H高强箍筋混凝土柱抗震抗剪承载力的计算；配箍合理的CRB600H高强箍筋混凝土柱具有良好的延性和极限变形能力；在本文配筋率条件下，配置CRB600H箍筋的混凝土柱，当达到峰值抗剪承载力时，箍筋强度能够充分发挥；由于CRB600H钢筋的均匀伸长率比HRB400钢筋低，柱在反复荷载作用下，CRB600H箍筋易被拉断，宜通过限制轴压比、合理确定箍筋最小间距等措施加以避免。　　②在等强代换和等量代换条件下，CRB600H高强箍筋混凝土试件的滞回曲线没有明显差异，刚度退化过程基本相同，耗能能力相对较差；与400MPa级普通箍筋混凝土柱相比，CRB600H高强箍筋混凝土柱的抗震抗剪承载力差异不大，但具有更好的延性和极限变形能力。　　③增加配箍率不能改善CRB600H高强箍筋试件的延性和明显提高抗剪承载力，但对提高柱的极限变形能力有较大作用；在相同配箍率下，合理密配小直径箍筋可获得比配置大直径、大间距箍筋柱更好的抗震性能；在一定范围内，采用强度较高的混凝土，对提高高强箍筋混凝土柱的抗震抗剪性能有利。　　本文创新点：　　①考察CRB600H箍筋混凝土柱中箍筋的受力情况，分析箍筋所能发挥的应力水平，为配置高强箍筋框架柱抗震抗剪承载力的箍筋强度取值提供试验依据。　　②检验配置CRB600H高强箍筋混凝土柱的抗震抗剪承载力与规范承载力计算公式的适应性。

目录

图索引

表索引

主要符号

1 绪 论

1.1研究背景及意义

1.2.1国外研究现状

1.2.2国内研究现状

1.2.3目前研究中存在的不足

1.3本文的研究目的和研究内容

2 CRB600H箍筋混凝土柱低周反复荷载试验

2.1试验目的

2.2.1试件设计

2.2.2试件制作

2.2.3加载方案

2.2.4测量方案

2.3材料特性

2.3.1混凝土材料特性

2.3.2钢筋材料特性

2.4本章小结

3 试验现象与试验结果

3.1试验现象

3.1.1试件Z-1

3.1.2试件PZ-9

3.1.3试件Z-10

3.1.4试件Z-11

3.1.5试件Z-12

3.1.5试件Z-13

3.1.6试件Z-14

3.1.7试件Z-15

3.2.1荷载-位移滞回曲线

3.2.2钢筋应变

3.3本章小结

4 CRB600H高强箍筋混凝土柱抗震抗剪性能与影响因素分析

4.1抗震抗剪承载力

4.2变形能力

4.3箍筋应力发挥水平

4.4配箍率、箍筋直径和间距的影响

4.5混凝土强度的影响

4.6本章小结

5 CRB600H与400级箍筋混凝土柱抗震抗剪性能对比分析

5.1裂缝开展与破坏特征对比

①初始裂缝对比

②裂缝开展过程对比

③裂缝宽度对比

④破坏形态对比

5.2滞回曲线对比

5.3抗剪承载力对比

①试验结果对比

②统计对比分析

③抗剪承载力对比小结

5.4变形能力对比

①试验结果分析

②统计对比分析

③变形能力对比小结

5.5刚度退化对比

5.6耗能能力对比

5.7本章小结

6 结论与展望

6.1主要研究工作及结论

6.2本文创新点

6.3今后研究展望

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间所发表的论文目录

B. 作者在攻读硕士学位期间所参加的项目

C. 本课题组其余高强箍筋试件和收集的400MPa级箍筋试件信息

D. 学位论文数据集

致谢