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型钢高强混凝土柱轴压比限值的试验研究

作　者: 刘伟
导　师: 支运芳
学　校: 重庆大学
专　业: 结构工程
关键词: 型钢高强混凝土柱轴压比轴压比限值
分类号: TU398.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 139次
引　用: 9次
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内容摘要

型钢混凝土结构(SRC)是钢筋混凝土(RC)中配置型钢(S)的一种组合结构;型钢高强混凝土结构(SRHC)是钢与高强混凝土相结合的产物,是现代钢结构和混凝土结构发展的一个新的方向。型钢高强混凝土结构不仅具有承载力高、刚度大、抗震性能好、延性好、防火性能高的普通型钢混凝土结构的优点,而且可以有效地减小构件的截面,增大使用空间,减小结构自重,增加房屋高度和增大跨度,提高单位面积的承载力和经济效益。尤其随着现代建筑中高层、超高层建筑的发展,结构底部柱子所受的轴向压力很大,如仍采用普通的钢筋混凝土柱,由于受到轴压比的限制,导致柱截面尺寸加大,不仅影响使用功能,而且往往形成不利于结构抗震的短柱。大量试验表明,在型钢混凝土柱中,由于型钢分担了部分轴力,可以有效减小混凝土部分的轴压比,提高柱抗震性能。因此,高强混凝土柱,特别是型钢高强混凝土柱在现代建筑中得到了较为广泛的应用。反复荷载作用下的试验研究表明:轴压比是影响型钢高强混凝土柱抗震性能的重要指标;高轴压比下,型钢高强混凝土柱的延性较差,抗震性能显著降低。因此,实际工程中必须对型钢高强混凝土柱的轴压比作严格限制,以保证其抗震延性达到规范要求。本文通过4个混凝土强度为77.3MPa～82.5MPa的型钢高强混凝土柱的低周反复加载试验,得到型钢高强混凝土柱在不同轴压比下的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性系数、耗能指标、强度衰减规律和粘结应力的退化等,以及与3个混凝土强度为69.9MPa～73.2MPa的型钢高强混凝土柱在不同轴压比下工作性能的对比;然后分析了轴压比对构件抗震性能的影响;最后由试验结果,给出了混凝土强度为C65～C80的型钢高强混凝土柱的轴压比限值的建议值。

全文目录

中文摘要  3-4
英文摘要  4-9
1 绪论  9-21
  1.1 引言  9
  1.2 型钢混凝土结构的种类和特点  9-11
    1.2.1 型钢混凝土结构的种类  9-10
    1.2.2 型钢混凝土结构的特点  10-11
  1.3 型钢混凝土结构的研究发展与应用状况  11-15
    1.3.1 型钢混凝土结构在日本的研究发展状况  11-12
    1.3.2 型钢混凝土结构在欧美的研究发展状况  12-14
    1.3.3 型钢混凝土结构在前苏联的研究发展状况  14-15
    1.3.4 型钢混凝土结构在我国的研究发展状况  15
  1.4 高强混凝土的特性和研究应用  15-17
    1.4.1 高强混凝土的基本性能  15-16
    1.4.2 高强混凝土在国内外的研究应用  16-17
    1.4.3 高强混凝土存在的问题  17
  1.5 型钢高强混凝土的特性和影响其抗震性能的因素  17-19
    1.5.1 型钢高强混凝土的基本性能  17-18
    1.5.2 影响型钢高强混凝土抗震性能的因素  18-19
  1.6 本文的主要研究工作  19-21
2 试验设计  21-31
  2.1 试验参数设计  21-22
    2.1.1 参数的确定方法  21-22
    2.1.2 参数的具体情况  22
  2.2 试验材料性能  22-24
    2.2.1 高强混凝土的配置  22-24
    2.2.2 钢材的材性  24
  2.3 试件设计与制作  24-27
    2.3.1 试件设计  24-25
    2.3.2 试件制作  25-27
  2.4 试验装置及制度  27-31
    2.4.1 试验装置  27-28
    2.4.2 加载方案  28-29
    2.4.3 测试内容  29-31
3 试验现象、破坏形态和应力、应变分析  31-51
  3.1 破坏形态类型  31-32
  3.2 试验现象  32-45
    3.2.1 G-1 试验现象及结果分析  32-36
    3.2.2 G-2 试验现象及结果分析  36-39
    3.2.3 G-3 试验现象及结果分析  39-42
    3.2.4 G-4 试验现象及结果分析  42-45
  3.3 应变分析  45-48
    3.3.1 平截面假定  45
    3.3.2 纵筋应变与型钢应变  45-48
  3.4 应力分析（型钢和混凝土的轴力分配）  48-50
  3.5 本章小结  50-51
4 试验结果和数据分析  51-67
  4.1 滞回曲线  51-54
  4.2 骨架曲线  54-56
  4.3 延性  56-60
    4.3.1 延性系数  56-58
    4.3.2 延性计算  58-59
    4.3.3 轴压比对延性系数的影响  59-60
  4.4 耗能能力  60-63
  4.5 强度衰减  63-65
  4.6 本章小结  65-67
5 反复荷载作用下型钢高强混凝土柱的粘结应力  67-85
  5.1 型钢与混凝土之间的粘结机理  67
  5.2 影响型钢混凝土粘结性能的主要因素  67-68
  5.3 型钢混凝土粘结性能的研究现状  68
  5.4 型钢混凝土柱中粘结应力的计算  68-75
    5.4.1 基本假定  68-69
    5.4.2 粘结应力的基本方程  69-75
  5.5 荷载上升阶段粘结应力的分布  75-83
    5.5.1 型钢翼缘等效应力的分布曲线  75-82
    5.5.2 型钢翼缘粘结应力的分布规律  82-83
  5.6 本章小结  83-85
6 轴压比的定义与轴压比限值  85-97
  6.1 轴压比的定义  85
    6.1.1 钢筋混凝土柱的轴压比定义  85
    6.1.2 型钢混凝土柱的轴压比定义  85
  6.2 试验轴压比与设计轴压比的关系  85-88
    6.2.1 钢筋混凝土柱试验轴压比与设计轴压比之间的换算  85-86
    6.2.2 型钢钢筋混凝土柱试验轴压比与设计轴压比之间的换算  86-88
  6.3 轴压比限值  88-95
    6.3.1 混凝土柱的轴压比限值  88-89
    6.3.2 型钢混凝土柱的轴压比限值  89-93
    6.3.3 型钢高强混凝土柱的轴压比限值与含钢率的关系  93-94
    6.3.4 型钢高强混凝土柱的轴压比限值的分析与建议  94-95
  6.4 型钢混凝土柱与钢筋混凝土柱轴压比限值对柱截面的影响  95-96
  6.5 本章小结  96-97
7 结论和建议及展望  97-100
  7.1 主要结论  97-98
  7.2 对型钢高强混凝土柱的建议  98-99
    7.2.1 对型钢高强混凝土柱轴压比限值的建议  98
    7.2.2 对型钢高强混凝土柱关于粘结破坏的建议  98-99
  7.3 对后续工作的展望  99-100
致谢  100-101
参考文献  101-104
附录  104

型钢高强混凝土柱轴压比限值的试验研究

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