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        T型非對(duì)稱配鋼型鋼混凝土柱抗震性能試驗(yàn)研究

        2014-05-09 06:34:58天水大成實(shí)業(yè)有限公司甘肅天水741020
        山東工業(yè)技術(shù) 2014年21期
        關(guān)鍵詞:配箍率軸壓非對(duì)稱

        (天水大成實(shí)業(yè)有限公司,甘肅 天水 741020)

        (天水大成實(shí)業(yè)有限公司,甘肅 天水 741020)

        本文對(duì)T型非對(duì)稱配鋼型鋼混凝土柱進(jìn)行了抗震性能試驗(yàn)研究,試驗(yàn)對(duì)象是6根T型配鋼的型鋼混凝土柱,試驗(yàn)參數(shù)有軸壓比和體積配箍率,剪跨比都為2.5。對(duì)滯回曲線、延性性能進(jìn)行了比較分析,試驗(yàn)表明,剪跨比為2.5的6根柱子的破壞形態(tài)主要為彎曲破壞;軸壓比與構(gòu)件延性成反比,軸壓比越大,延性越差,反之越好;體積配箍率大的構(gòu)件,延性越好,主要是因?yàn)楣拷顚?duì)混凝土具有約束作用,從而改善了構(gòu)件的延性。

        T型非對(duì)稱配鋼;型鋼混凝土柱;抗震性能

        1 引言

        型鋼混凝土結(jié)構(gòu),作為鋼和混凝土組合結(jié)構(gòu)的一種主要形式,就是在混凝土之中配置一定的型鋼(軋制或焊接成型),并且配有一定的受力鋼筋及構(gòu)造鋼筋,以使這種組合結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度更高、剛度更大、延性更好,并且更有利施工速度的需要。型鋼混凝土結(jié)構(gòu)充分汲取了鋼和混凝土優(yōu)點(diǎn),大大提升了這兩種材料原有的承載能力,這種結(jié)構(gòu)體系的抗震性能十分優(yōu)異,較普通鋼結(jié)構(gòu)而言,其在耐火性能和耐久性能兩個(gè)方面表現(xiàn)則較為突出,在經(jīng)濟(jì)效益方面也更加明顯。在實(shí)際工程中由于構(gòu)件的截面形式為變化的,單一的采用對(duì)稱配鋼型鋼混凝土結(jié)構(gòu)可能使結(jié)構(gòu)的性能發(fā)揮不到最優(yōu),所以在有些部位,比如牛腿、墻轉(zhuǎn)角處等多采用非對(duì)稱配鋼,故根據(jù)截面配鋼形式的不同可以分為非對(duì)稱截面型鋼混凝土柱和對(duì)稱截面型鋼混凝土柱。關(guān)于對(duì)稱配鋼型鋼混凝土柱,目前國內(nèi)外的研究都比較多,并且形成了不少可參考的規(guī)范,然而對(duì)于非對(duì)稱配鋼型鋼混凝土柱,國內(nèi)外的研究都比較少,可事實(shí)非對(duì)稱配鋼的型鋼混凝土柱在實(shí)際工程中運(yùn)用也比較多,所以對(duì)非對(duì)稱配鋼的型鋼混凝土柱的研究是具有重要意義的。本文對(duì)T型配鋼型鋼混凝土柱在不同軸壓比與不同配箍率下的延性進(jìn)行了試驗(yàn)研究,得出了軸壓比、配箍率與延性的關(guān)系。研究成果將為非對(duì)稱配鋼型鋼混凝土柱的抗震性能的研究提供一些參考,從而促進(jìn)這種結(jié)構(gòu)的推廣與應(yīng)用。

        2 試驗(yàn)概況

        2.1 試件設(shè)計(jì)

        本試驗(yàn)總共設(shè)計(jì)了6根T型配鋼型鋼混凝土柱,主要考慮比較的參數(shù)為軸壓比和配箍率,柱子剪跨比均為2.5,含鋼率為5.19%,其余參數(shù)見下表1:

        表1

        試件截面及配筋構(gòu)造圖如下:

        該試件所用混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40,試件用木模支模,人工澆筑成型,養(yǎng)護(hù)時(shí)間為28天,試件澆筑的同時(shí)我們做了150mm×150mm×150mm的標(biāo)準(zhǔn)試塊,并且是在同條件下養(yǎng)護(hù)的,試塊測(cè)得材料性能結(jié)果如下表2所示:

        表2 混凝土材料性能

        2.2 試驗(yàn)設(shè)備

        T型非對(duì)稱配鋼型鋼混凝土柱抗震性能試驗(yàn)采用擬靜力加載。柱頂軸向力由油壓千斤頂施加,由電液伺服作動(dòng)器施加水平低周往復(fù)荷載,試驗(yàn)反力系統(tǒng)為L型反力墻,試驗(yàn)設(shè)備如下圖所示:

        2.3 加載方案

        懸臂梁式加載方案可以作為試驗(yàn)使用。試驗(yàn)開始時(shí),軸向壓力由高精度靜態(tài)液壓伺服千斤頂施加,接著由電液伺服作動(dòng)器采用位移控制施加水平低周往復(fù)荷載。根據(jù)實(shí)時(shí)繪制的柱頂水平位移-荷載滯回曲線和鋼骨應(yīng)變情況判斷是否屈服。試件屈服前每級(jí)位移循環(huán)1次,分8級(jí)加載至屈服位移,屈服之后每級(jí)位移循環(huán)3次,直到荷載下降到極限荷載的85%或試件無法繼續(xù)承受軸力時(shí),停止加載,然后結(jié)束試驗(yàn)。

        2.4 量測(cè)內(nèi)容

        量測(cè)內(nèi)容有柱頂荷載及位移以及混凝土應(yīng)變、鋼骨、鋼筋應(yīng)變。柱頂水平荷載通過與伺服作動(dòng)器連接的荷載-位移傳感器即時(shí)采集,水平位移由位移計(jì)測(cè)得,混凝土應(yīng)變采用附著式引申義量測(cè),鋼骨與鋼筋應(yīng)變的量測(cè)采用應(yīng)變片和應(yīng)變花測(cè)試。測(cè)試位置如下圖1:

        型鋼上應(yīng)變片

        箍筋上應(yīng)變片

        圖1 引伸儀及位移計(jì)貼放位置

        3 試驗(yàn)結(jié)果分析

        下圖為所得到的6個(gè)試件的滯回曲線,滯回曲線是試驗(yàn)過程中得到的荷載-變形曲線,滯回曲線的形狀也是衡量構(gòu)件抗震性能的一個(gè)重要指標(biāo)[2]。從圖中可以看出,軸壓比大的構(gòu)件的滯回曲線的飽滿程度不及軸壓比小的構(gòu)件的飽滿程度,配箍率小的構(gòu)件的滯回曲線也不及配箍率大的構(gòu)件的滯回曲線。

        T-1

        T-2

        T-3

        T-4

        T-5

        T-6

        3.1 體積配箍率與延性的關(guān)系

        由試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析后的圖表可知,體積配箍率越大,則延性越好。體積配箍率的大小也影響著出現(xiàn)最大承載力時(shí)的位移,在試驗(yàn)時(shí)觀察發(fā)現(xiàn),出現(xiàn)最大承載力時(shí)位移大的,其體積配箍率也較大。圖2為體積配箍率與延性系數(shù)的關(guān)系圖。

        圖2 體積配箍率與延性系數(shù)關(guān)系圖

        3.2 軸壓比與延性的關(guān)系

        對(duì)于構(gòu)件的延性來說,軸壓比所產(chǎn)生的影響特別明顯,通過表3對(duì)比分析可以得出這樣的結(jié)論,就構(gòu)件的延性來說,軸壓比低的系數(shù)較軸壓比高的系數(shù)要大,因此可知說軸壓比小的構(gòu)件延性會(huì)更好。圖3為延性系數(shù)與軸壓比的關(guān)系圖,從圖上看出軸壓比越小其延性越好。

        表3 軸壓比與延性系數(shù)對(duì)比表格

        圖3 延性系數(shù)與軸壓比關(guān)系圖

        4 結(jié)論

        通過本試驗(yàn)可以看出軸壓比與體積配箍率對(duì)試件的延性有著顯著的影響。從試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)經(jīng)分析后可知,軸壓比越大,延性越差,反之,則越好,體積配箍率越大,延性越好 ,反之,則越差。延性對(duì)構(gòu)件的抗震性能的影響比較大,所以延性越好,構(gòu)件抗震性能也就越好。

        [1]趙鴻鐵.鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)[M].北京:科學(xué)出版社,2001

        [2]沈聚敏,周錫元.抗震工程學(xué)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社, 2000.

        T型非對(duì)稱配鋼型鋼混凝土柱抗震性能試驗(yàn)研究

        王彥斌

        王彥斌,男,碩士研究生,從事結(jié)構(gòu)工程研究工作。

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