近場地震下框架柱抗震性能試驗研究.pdf

1、鋼筋混凝土柱是混凝土框架主要的抗側力構件,而框架柱的破壞是引起框架倒塌,并在震后難以修復的主要因為。本文針對近場地震動的特點,對4根大比例的鋼筋混凝土模型柱進行低周反復荷載試驗,在此基礎上對鋼筋混凝土柱的抗震性能及損傷進行了分析。本文進行了以下幾方面的研究:
　　 (1)制定了整體試驗計劃,完成了試驗裝置的設計和制作；按照我國現有規(guī)范完成了4根大比例模型柱的設計和制作,并對鋼筋和混凝土進行了材性試驗；對一棟按8度抗震設防的高層框

2、架進行了近場地震動下的非線性時程分析,共選用PGV/PGA>0.2的近場地震記錄12條,PGV/PGA<0.2的近場地震記錄8條,共計20條,結果表明近場地震動將明顯提高框架結構的延性要求,其中,92％的GV/PGA>0.2的近場地震記錄,不能通過8度罕遇地震下的彈塑性驗算；根據混凝土框架柱近場地震動下位移時程曲線的特點,制定出了具有近場地震特點的加載制度,同時制訂了詳盡的試驗測量方案。
　　 (2)共對四根鋼筋混凝土柱進行了低

3、周反復荷載試驗,P-1模型柱主要用于驗證試驗裝置的可靠性；L-1模型柱按標準加載制度加載,用于考察按現有《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2001設計的混凝土柱的延性；L-2和L-3模型柱分別按考慮近場地震特點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,加載制度的變化對抗震性能和塑性鉸長度的影響,箍筋應變分布以及截

4、面的約束應力,得到了以下結論:a.L-1柱的極限層間位移角為3％,位移延性為4.47,按現有規(guī)范設計的框架柱在近場區(qū)域延性儲備不足;b.L-3柱過峰值位移后的小位移對應的平均割線剛度基本和峰值位移對應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,非峰值位移所對應的割線剛度明顯小于L-2模型柱,但是峰值位移對應的割線剛度L-2柱和L-3柱基本一致,這說明峰值位移對應的割線剛度與峰值位

5、移出現的先后無關；c.累積耗能能力與峰值位移出現的先后次序無關；d.塑性鉸區(qū)域箍筋最大應變一般出現在離基座一半截面高度的地方；e.由于截面偏心受壓的因為,截面兩側的箍筋應力很難同時達到屈服強度,所以按照J.B.Mander公式計算的截面約束應力,可能會高估實際的截面約束應力;f塑性鉸長度依賴于極限位移,所以按照本文制訂的加載制度加載的L-2和L-3模型柱的塑性鉸長度明顯小于經驗公式計算值,但是L-2和L-3模型柱的計算塑性鉸長度一致,這

6、說明峰值位移出現的次序對塑性鉸長度沒有影響。
　　 (3)研究了Park-Ang混凝土損傷模型對本文試驗損傷評估的準確性,對比結果表明:雖然盡量采用了L-1模型柱的試驗結果確定Park-Ang混凝土損傷模型中的參數,但仍難對L-2和L-3鋼筋混凝土模型柱試驗中的損傷發(fā)展過程進行比較準確的評估；其根本因為是Park-Ang混凝土損傷模型中模型參數很難準確的確定,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鍵截面的橫向變形