近場(chǎng)地震下框架柱抗震性能試驗(yàn)研究.pdf

1、鋼筋混凝土柱是混凝土框架主要的抗側(cè)力構(gòu)件,而框架柱的破壞是引起框架倒塌,并在震后難以修復(fù)的主要因?yàn)?。本文針?duì)近場(chǎng)地震動(dòng)的特點(diǎn),對(duì)4根大比例的鋼筋混凝土模型柱進(jìn)行低周反復(fù)荷載試驗(yàn),在此基礎(chǔ)上對(duì)鋼筋混凝土柱的抗震性能及損傷進(jìn)行了分析。本文進(jìn)行了以下幾方面的研究:
　　 (1)制定了整體試驗(yàn)計(jì)劃,完成了試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)和制作；按照我國(guó)現(xiàn)有規(guī)范完成了4根大比例模型柱的設(shè)計(jì)和制作,并對(duì)鋼筋和混凝土進(jìn)行了材性試驗(yàn)；對(duì)一棟按8度抗震設(shè)防的高層框

2、架進(jìn)行了近場(chǎng)地震動(dòng)下的非線性時(shí)程分析,共選用PGV/PGA>0.2的近場(chǎng)地震記錄12條,PGV/PGA<0.2的近場(chǎng)地震記錄8條,共計(jì)20條,結(jié)果表明近場(chǎng)地震動(dòng)將明顯提高框架結(jié)構(gòu)的延性要求,其中,92％的GV/PGA>0.2的近場(chǎng)地震記錄,不能通過(guò)8度罕遇地震下的彈塑性驗(yàn)算；根據(jù)混凝土框架柱近場(chǎng)地震動(dòng)下位移時(shí)程曲線的特點(diǎn),制定出了具有近場(chǎng)地震特點(diǎn)的加載制度,同時(shí)制訂了詳盡的試驗(yàn)測(cè)量方案。
　　 (2)共對(duì)四根鋼筋混凝土柱進(jìn)行了低

3、周反復(fù)荷載試驗(yàn),P-1模型柱主要用于驗(yàn)證試驗(yàn)裝置的可靠性；L-1模型柱按標(biāo)準(zhǔn)加載制度加載,用于考察按現(xiàn)有《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2001設(shè)計(jì)的混凝土柱的延性；L-2和L-3模型柱分別按考慮近場(chǎng)地震特點(diǎn)的加載制度加載和按傳統(tǒng)加載制度加載,用于考察不同加載制度對(duì)鋼筋混凝土柱抗震性能的影響；著重分析了L系列三根柱在低周反復(fù)荷載下的骨架曲線、剛度退化和耗能能力等滯回性能,加載制度的變化對(duì)抗震性能和塑性鉸長(zhǎng)度的影響,箍筋應(yīng)變分布以及截

4、面的約束應(yīng)力,得到了以下結(jié)論:a.L-1柱的極限層間位移角為3％,位移延性為4.47,按現(xiàn)有規(guī)范設(shè)計(jì)的框架柱在近場(chǎng)區(qū)域延性儲(chǔ)備不足;b.L-3柱過(guò)峰值位移后的小位移對(duì)應(yīng)的平均割線剛度基本和峰值位移對(duì)應(yīng)的平均割線剛度的相近,隨著加載位移幅值的減小,平均割線剛度有略微的增加,與L-2柱的平均割線剛度相比,非峰值位移所對(duì)應(yīng)的割線剛度明顯小于L-2模型柱,但是峰值位移對(duì)應(yīng)的割線剛度L-2柱和L-3柱基本一致,這說(shuō)明峰值位移對(duì)應(yīng)的割線剛度與峰值位

5、移出現(xiàn)的先后無(wú)關(guān)；c.累積耗能能力與峰值位移出現(xiàn)的先后次序無(wú)關(guān)；d.塑性鉸區(qū)域箍筋最大應(yīng)變一般出現(xiàn)在離基座一半截面高度的地方；e.由于截面偏心受壓的因?yàn)?截面兩側(cè)的箍筋應(yīng)力很難同時(shí)達(dá)到屈服強(qiáng)度,所以按照J(rèn).B.Mander公式計(jì)算的截面約束應(yīng)力,可能會(huì)高估實(shí)際的截面約束應(yīng)力;f塑性鉸長(zhǎng)度依賴于極限位移,所以按照本文制訂的加載制度加載的L-2和L-3模型柱的塑性鉸長(zhǎng)度明顯小于經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算值,但是L-2和L-3模型柱的計(jì)算塑性鉸長(zhǎng)度一致,這

6、說(shuō)明峰值位移出現(xiàn)的次序?qū)λ苄糟q長(zhǎng)度沒(méi)有影響。
　　 (3)研究了Park-Ang混凝土損傷模型對(duì)本文試驗(yàn)損傷評(píng)估的準(zhǔn)確性,對(duì)比結(jié)果表明:雖然盡量采用了L-1模型柱的試驗(yàn)結(jié)果確定Park-Ang混凝土損傷模型中的參數(shù),但仍難對(duì)L-2和L-3鋼筋混凝土模型柱試驗(yàn)中的損傷發(fā)展過(guò)程進(jìn)行比較準(zhǔn)確的評(píng)估；其根本因?yàn)槭荘ark-Ang混凝土損傷模型中模型參數(shù)很難準(zhǔn)確的確定,而且損傷模型不能考慮加載制度的變化；還考察了混凝土柱關(guān)鍵截面的橫向變形