超高強(qiáng)混凝土組合柱抗震性能的試驗(yàn)研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著現(xiàn)代建筑向大跨、高層方向發(fā)展，超高強(qiáng)混凝土正得到日益廣泛的應(yīng)用。超高強(qiáng)混凝土的優(yōu)異性能是具有更高度強(qiáng)度和更好的耐久性，但隨著混凝土強(qiáng)度等級(jí)的提高，呈現(xiàn)出愈來(lái)愈顯著的脆性。建筑物承重柱的設(shè)計(jì)是關(guān)系到建筑物在大震下能否倒塌的關(guān)鍵?，F(xiàn)行《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50010-2002中規(guī)定混凝土強(qiáng)度等級(jí)的適用范圍為C15～4280，《型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ 138-2001強(qiáng)度范圍為C30～4260，目前對(duì)超高強(qiáng)混凝土

2、、鋼骨超高強(qiáng)混凝土框架柱抗震性能的研究并不多見(jiàn)，特別是缺乏在軸壓比超限的情況下，如何保證其延性的研究。實(shí)際工程的需要和現(xiàn)行規(guī)范、規(guī)程指導(dǎo)的脫節(jié)形成的矛盾變得日益尖銳，針對(duì)上述現(xiàn)狀，本文主要進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的工作： (1)對(duì)超高強(qiáng)混凝土、鋼纖維及新型高彈模PVA纖維超高強(qiáng)混凝土的配制技術(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)研究，并對(duì)其主要力學(xué)性能指標(biāo)進(jìn)行了分析：①C100超高強(qiáng)混凝土的劈拉強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度之比約為1/20，彈性模量比規(guī)范計(jì)算值大30％以上。

3、②當(dāng)鋼纖維體積含纖率為0.5％～1.5％時(shí)，鋼纖維能夠明顯提高基體混凝土的抗壓強(qiáng)度，提高幅度均在10％以上；顯著提高劈拉強(qiáng)度，提高幅度為38.2％～91.9％：拉壓比提高幅度為24.1％～73.5％。③當(dāng)PVA纖維含纖率為0.17％～0.5％時(shí)，PVA纖維對(duì)基體混凝土的抗壓強(qiáng)度提高不明顯，提高幅度僅為2.9％～8.2％；可顯著提高劈拉強(qiáng)度，提高幅度為22％～46.7％：拉壓比提高幅度為15.3％～35.6％。試驗(yàn)結(jié)果表明，鋼纖維及PVA

4、纖維對(duì)超高強(qiáng)混凝土具有顯著的增強(qiáng)增韌作用。 (2)通過(guò)低周反復(fù)荷載試驗(yàn)對(duì)超高強(qiáng)混凝土框架柱的抗震性能進(jìn)行了研究。設(shè)計(jì)時(shí)考慮剪跨比、軸壓比、配箍率主要因素對(duì)試件延性的影響。分析了柱的破壞形態(tài)和滯回曲線特性。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，提出了滿足一定延性要求的C100超高強(qiáng)混凝土框架柱軸壓比限值和最小配箍特征值的建議值，該軸壓比限值比現(xiàn)行規(guī)范GB 50010-2002規(guī)定的C80柱軸壓比限值同比減小0.1；最小配箍特征值同比增加0.02～0.05

5、。按試驗(yàn)結(jié)果偏下限，提出了超高強(qiáng)混凝土框架柱斜截面受剪承載力計(jì)算的建議公式。而現(xiàn)行規(guī)范GB50010-2002柱斜截面受剪承載力計(jì)算公式偏于安全。 (3)通過(guò)低周反復(fù)荷載試驗(yàn)對(duì)鋼骨超高強(qiáng)混凝土框架柱的抗震性能進(jìn)行了研究。設(shè)計(jì)時(shí)考慮剪跨比、軸壓比、配箍率主要因素對(duì)試件延性的影響。分析了柱的破壞形態(tài)和滯回曲線特性。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，提出了滿足一定延性要求的C100鋼骨超高強(qiáng)混凝土框架柱軸壓比限值和最小配箍率的建議值，該軸壓比限值比現(xiàn)行規(guī)

6、程JGJ 138-2001規(guī)定的C60鋼骨柱的軸壓比限值同比減小0.15；在采用HRB400級(jí)鋼筋的前提下，最小配箍率同比增加0.4％。提出了鋼骨超高強(qiáng)混凝土框架柱斜截面受剪承載力計(jì)算的建議公式。而現(xiàn)行規(guī)程JGJ 138-2001鋼骨柱斜截面受剪承載力計(jì)算公式偏于不安全。 (4)通過(guò)試驗(yàn)對(duì)鋼纖維及PVA超高強(qiáng)混凝土柱的抗震性能進(jìn)行了研究。主要研究在較高軸壓比情況下(軸壓比超限)，鋼纖維及高彈模PVA纖維對(duì)延性的改善作用。分析了不

7、同含纖率對(duì)破壞特征和滯回特性的影響。根據(jù)試驗(yàn)，提出了滿足一定延性要求的含纖率：并提出了鋼纖維、PVA纖維超高強(qiáng)混凝土組合柱斜截面受剪承載力計(jì)算的建議公式。 (5)通過(guò)試驗(yàn)對(duì)鋼骨鋼纖維及PVA超高強(qiáng)混凝土柱的抗震性能進(jìn)行了研究。主要研究在較高軸壓比情況下(軸壓比超限)，鋼纖維及高彈模PVA纖維對(duì)鋼骨超高強(qiáng)混凝土框架柱延性的改善作用。分析了不同含纖率對(duì)破壞特征和滯回特性的影響。試驗(yàn)表明，采用添加鋼纖維、PVA纖維來(lái)滿足軸壓比超限時(shí)必