鋼筋混凝土短柱抗剪問題研究淺見 -精品資料 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 最新最全的 學(xué)術(shù)論文 期刊文獻 年終總結(jié) 年終報告 工作總結(jié) 個人總結(jié) 述職報告 實習(xí)報告 單位總結(jié) 摘要：國內(nèi)外歷次大地震震害表明，鋼筋混凝土短柱易發(fā)生脆性剪切破壞并引起結(jié)構(gòu)的倒塌。本文總結(jié)了國內(nèi)外開展的鋼筋混凝土短柱抗震問題的若干進展，認為盡管國內(nèi)外對短柱抗剪問題開展了較多的試驗和理論分析工作，但其涉及的抗剪分析模型，延性抗震設(shè)計方法等仍未實現(xiàn)，宜開展進一步的研究。 關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土短柱；抗剪強度；抗震能力；試驗研究；理論分析 TU37 A 1. 引 言 鋼筋混凝土柱在地震荷載下的破壞會導(dǎo)致建筑物倒塌，尤以短柱引起的破壞更為嚴重。國內(nèi)外歷次大地震震害調(diào)查表明，短柱由于剛度大，地震作用下分配到的剪力較大，其延性又較差，變形及耗能能力小，因而會率先破壞。盡管國內(nèi)外對短柱抗剪問題進行了較多的試驗研究和理論分析，但其涉及的抗剪強度驗算、延性抗震設(shè)計理論等問題仍未很好解決，本文對鋼筋混凝土短柱抗剪問題開展的相關(guān)研究進行了綜述，總結(jié)了國 內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，以期推動鋼筋混凝土短柱抗剪問題研究的進一步發(fā)展。 2. 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 鋼筋混凝土框架柱由于同時承受彎矩、剪力與軸力的復(fù)合作用，其抗剪機理較為復(fù)雜，影響因素眾多。同時，由于混凝土在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的強度理論尚不成熟，混凝土開裂后內(nèi)部變形協(xié)調(diào)關(guān)系尚不完善，因而至今沒有能夠從根本上解決剪切破壞的力學(xué)關(guān)系問題，由解析法建立剪切強度計算公式還相當困難。目前，鋼筋混凝土框架柱抗剪強度的分析方法綜合起來大致有以機理分析為基礎(chǔ)的計算模型方法、以實驗資料為基礎(chǔ)的統(tǒng)計分析、非線性有限元分析方 法等 1。 早在 1968 年 Yamada 就提出了短柱的問題。經(jīng)過研究，他與合作者們確定了短柱的劃分界限，并提出了計算模型，包括有限元模型，臨界應(yīng)力點模型及桁架理論等。日本建設(shè)省建筑研究院在 1978 年組織了大規(guī)模的短柱單向及雙向加載的試驗研究工作。南宏一和若林實等日本學(xué)者在鋼筋混凝土框架短柱破壞機理研究的基礎(chǔ)上，借鑒勁性鋼筋混凝土框架柱抗剪分析方法，建立了新的短柱剪切強度計算方法。他們認為，框架柱在彎矩、軸力、剪力等復(fù)合受力作用下，其內(nèi)力由梁機理和拱機理共同承擔(dān)。由累加強度理論，將兩部分抗力相疊加， 得到構(gòu)件的總抗力。這種分析模型稱之為桁架拱模型。 Jirsa及合作者們研究了短柱雙向受荷時的特性及不同加載歷史的影響，提出了經(jīng)驗計算公式。 Kaneko、 Tanaka 等人的研究結(jié)果指出：主筋粘結(jié)對短柱特性有很大的影響，并據(jù)此提出了桁架計算模型 2。 西安冶金建筑學(xué)院周小真、姜維山 3制作了 18 個短柱試件。所有試件剪跨比均為 1.0，通過在低周反復(fù)循環(huán)水平荷載及高軸壓作用下的試驗研究。探討了高軸壓作用下短柱的抗震性能。通過試驗分析，得出的結(jié)論如下： 1) 軸壓比是影響鋼筋混凝土短柱抗震性能的主要因素。 軸壓比小于 0.8 時，抗剪強度隨軸壓比的增加而增加，延性隨軸壓比的增加而減??；軸壓比大于 0.8 時，抗剪強度隨軸壓比的增加而減小，此時，構(gòu)件不具有延性。 2) 短柱的破壞形態(tài)有彎曲，剪切，高剪壓等形式，它們與軸壓比、混凝土強度、配筋率等因素有關(guān)。 3) 小剪跨比的短柱，低配箍率時箍筋對短柱抗剪強度作用較小。這時因為短柱出現(xiàn)斜裂縫，主要取決于混凝土本身的力學(xué)性能，構(gòu)件出現(xiàn)斜裂縫，混凝土已失去了整體性，剛度及承載力急劇下降。箍筋在混凝土剪裂后應(yīng)力增加，但難以補償混凝土強度的下降。 王輝家 4通過對 30 根截面 為 140mm140mm，剪跨比1，縱筋配筋率為 1.6%的小剪跨比鋼筋混凝土框架短柱受剪破壞的過程和特點的試驗研究，著重分析構(gòu)件抗剪強度隨軸壓比變化的規(guī)律；得出以下結(jié)論： 1) 抗剪強度與軸壓比的關(guān)系呈非線性，隨著軸壓比的增大，抗剪強度先增后減。 2) 小剪跨比構(gòu)件的破壞形態(tài)可以分為剪切斜拉破壞及高壓剪破壞兩種類型。軸力較小時為剪切斜拉破壞，機理與框架節(jié)點區(qū)的破壞機理類似，短柱達到其抗剪強度時受壓縱筋屈服；軸力較大時為高壓剪破壞，破壞形態(tài)類似于小偏壓構(gòu)件，在反復(fù)荷載作用下，柱中兩側(cè)混凝土逐漸破碎，核心區(qū)混凝土面 積逐漸減小，最后在高軸壓及水平力的共同作用下，由于柱中主壓應(yīng)力達到抗壓強度而使之產(chǎn)生破壞。 3) 小剪跨比構(gòu)件的抗剪強度，宜考慮縱筋的有利影響。 4) 小剪跨比構(gòu)件的延性很小。要使其延性滿足抗震要求，應(yīng)從構(gòu)造入手，設(shè)法將剪切破壞形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閺澢推茐男螒B(tài)。 5) 抗剪強度隨軸壓比而變化，其規(guī)律是當軸壓比小于（ 0.4 0.5）時，軸壓力使抗剪強度提高，而當軸壓比大于（ 0.4 0.5）時，軸壓力使抗剪能力降低。 6) 一般配箍率的增大對高軸壓構(gòu)件抗剪強度無明顯影響。 天津大學(xué)楊建江、康谷貽 5采用桁架拱模型 ，利用平衡條件、協(xié)調(diào)條件和混凝土軟化應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系以及鋼筋的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，對鋼筋混凝土框架短柱抗剪強度進行了分析，并利用該方法對國內(nèi)所做 63 個普通混凝土框架短柱的試驗結(jié)果進行了強度分析，計算結(jié)果與試驗結(jié)果復(fù)合較好。在此基礎(chǔ)上，利用陶?；炷恋能浕瘧?yīng)力應(yīng)變關(guān)系，對其完成的9 根鋼筋高強陶粒混凝土框架短柱試驗結(jié)果作了對比分析，取得了較好的效果。 梁書亭、蔣永生 6進行了 6 組 18 個高強混凝土圓柱體試件的試驗研究。得出以下結(jié)論： 1) 采用 X 形配筋后 , 高強鋼筋混凝土圓形短柱的抗剪能力明顯提 高。 2) 配置 X 形筋后混凝土的強度和極限變形將有所增加。 3) 當高強混凝土圓柱體配置 X 形筋和螺旋箍筋時，將對混凝土產(chǎn)生雙重約束，從而使混凝土的強度和變形有較大的提高。 4)對 X 形配筋高強混凝土圓形短柱反復(fù)荷載下的試驗可知 , 其受剪承載力較一般高強混凝土圓形短柱高 , 滯回曲線豐滿 , 骨架曲線下降段平緩 , 位移延性系數(shù)較大 , 剛度退化較緩慢 , 耗散地震能量的能力強 , 是改善高強混凝土短柱抗震耗能能力的有效手段。 賈金青、趙國藩 7對 12 根高強混凝土框架短柱在反復(fù)荷載作用下的力學(xué)性能進行了試驗研究，得出 如下結(jié)論： 1) 高強混凝土框架短柱與普通混凝土框架短柱的破壞形態(tài)類似，剪切破壞的形態(tài)主要為剪壓破壞。 2) 高強混凝土框架短柱的位移延性隨軸壓比的增大而降低，隨配箍率的增大而提高。 3) 高強混凝土框架柱的抗剪強度隨著軸壓比增大而提高，但軸壓比達到一定程度后抗剪強度不再提高，本試驗中軸壓比超過0.6 以后抗剪強度不再提高。根據(jù)抗剪強度和軸壓比的關(guān)系分析，高強混凝土短柱計算抗剪強度時考慮對其影響的軸壓比限值取 0.4 是合理的。 Priestley8等人通過對大量鋼筋混凝土橋墩模型的反復(fù)荷載試驗研究后指出 :對橋墩塑性鉸區(qū)的剪切強度必須加以重視，塑性鉸區(qū)的抗剪強度低于非塑性鉸區(qū)的抗剪強度。試驗表明，斜裂縫與柱軸的夾角隨延性的增加而減小，反映了析架機構(gòu)抗剪能力的提高。他們同時認為軸向力的存在使斜壓機構(gòu)產(chǎn)生的抗剪能力的提高應(yīng)單獨作為抗剪強度中的一個獨立因素，墩柱的殘余剪切強度由三個獨立的部分組成，即與延性水平有關(guān)的混凝土部分，與剪跨比有關(guān)的軸壓力部分及與箍筋有關(guān)的桁架部分。 Ang 等人完成了 25 根直徑為 400mm 的圓形鋼筋混凝土橋墩模型在反復(fù)荷載下的抗震試驗。模型的剪跨比在 2.5 以內(nèi)變化，軸壓比為 0-0.2，縱筋配筋率均為 3.2，橫向鋼筋配筋率為 0%-1.02%，實測混凝土圓柱體軸心抗壓強度為 29.6MPa-37.5MPa。試驗結(jié)果表明，初始剪切強度隨著剪跨比的降低和軸壓比的增大而提高，但將實驗數(shù)據(jù)根據(jù)剪跨比的不同分組后發(fā)現(xiàn)，剪跨比只在 2.0 以內(nèi)對構(gòu)件有著明顯的影響，大于 2.0時，剪跨比的影響逐漸消失；試驗還發(fā)現(xiàn)，軸向荷載對殘余剪切強度的影響相對于初始剪切強度影響明顯降低，橫向鋼筋約束核心區(qū)混凝土對混凝土部分抗剪能力有影響。 3. 結(jié) 論 盡管國外對鋼筋混凝土短柱抗剪問題開展了不少研究 ，但涉及的短柱抗剪強度分析模型，延性抗震設(shè)計理論等關(guān)鍵問題仍未很好解決，對此應(yīng)進行進一步的研究，以充分保證結(jié)構(gòu)抗震安全。 參考文獻 1 王東升 ,司炳君 ,孫治國 ,等 . 地震作用下鋼筋混凝土橋墩塑性鉸區(qū)抗剪強度試驗 J. 中國公路學(xué)報 , 2011, 24(2): 34-41. 2 司炳君 .普通及高強鋼筋混凝土橋墩地震抗剪強度研究 D. 大連 : 大連理工大學(xué) , 2008. 3 周小真 ,姜維山 .高軸壓作用下鋼筋混凝土短柱抗震性能的試驗研究 J. 西安冶金建筑 學(xué)院學(xué)報 , 1985, 42(2): 103-119. 4 王輝家 .壓彎剪作用下鋼筋混凝土短柱抗剪性能試驗研究 J.西安冶金建筑學(xué)院學(xué)報 , 1989, 21(1): 76-84. 5 楊建江 ,康谷貽 .鋼筋混凝土框架短柱復(fù)合受力強度分析模型 J.天津大學(xué)學(xué)報 , 1997, 30(4): 473-479. 6 梁書亭 ,蔣永生 ,朱敏杰 ,等 .X 型配筋高強混凝土短柱抗震性能試驗研究 J.東南大學(xué)學(xué)報 , 1997, 27(S1): 33-38. 7 賈金青 ,趙國藩 .高強混凝土框架短柱力學(xué)性能的試驗研究 J.建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報 , 2001, 22(3): 43-47. 8 Priestley M J N, Verma R. 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