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焊接复合箍筋钢筋混凝土短柱抗震性能试验研究

作　者: 高德亮
导　师: 薛建阳
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 结构工程
关键词: 焊接复合箍筋钢筋混凝土短柱抗震性能配箍率剪跨比轴压比抗剪承载力
分类号: TU375.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

钢筋混凝土结构作为一种传统的结构类型，其应用已经十分广泛，对混凝土起约束作用的箍筋多采用带弯钩的双肢箍或复合箍，传统复合箍筋需要在施工现场加工，工序多而费时；另外对于有抗震设防要求的结构，其箍筋弯钩直段长度要满足10d的规定，同时由于复合箍筋重叠部分多，这都将造成不必要的钢筋浪费；在箍筋体积配箍率较大的情况下，较多的弯钩也将给混凝土施工振捣带来很多麻烦等等，而焊接复合箍筋在很大程度上解决了上述传统复合箍筋的种种缺点，焊接复合箍筋不仅可以产业化生产，而且在节约钢筋用量和加快施工速度上具有很大的优势。本文以焊接复合箍筋钢筋混凝土短柱的抗震受力性能研究为目标，重点展开了以下几个方面的研究：（1）分别对4个内含电阻点焊十字形钢筋以及2个内含带有传统弯钩钢筋的混凝土立方体试块进行拉拔试验以研究焊点受力性能并与传统弯钩锚固强度进行对比；（2）对5个箍筋采用全电阻点焊焊接的复合箍筋钢筋混凝土短柱和3个采用传统带弯钩的复合箍筋钢筋混凝土短柱进行拟静力加载试验并进行抗震受力性能对比。通过试块的拉拔试验得出钢筋焊接后的焊点强度能够满足锚固受力要求。然后对8个钢筋混凝土短柱的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、耗能能力、刚度退化和强度衰减等影响抗震性能的重要方面进行了综合分析，重点研究了剪跨比、体积配箍率和轴压比对焊接复合箍筋钢筋混凝土短柱抗震性能的影响规律。结果表明，随着剪跨比的增大、配箍率的提高和轴压比的减小，焊接复合箍筋钢筋混凝土短柱的耗能能力和延性等抗震性能变好；焊接复合箍筋钢筋混凝土短柱相比于传统复合箍筋钢筋混凝土短柱，其抗震受力性能各项指标基本一致，但是焊接复合箍筋钢筋混凝土短柱的抗剪承载力却明显高于普通短柱。本文最后在试验研究的基础上基于修正压力场理论并考虑剪压区和纵筋销栓力对抗剪的贡献提出了焊接复合箍筋钢筋混凝土短柱抗剪承载能力理论计算公式，理论计算值与试验结果符合较好；然后分析了轴压比、配箍率和剪跨比对焊接复合箍筋钢筋混凝土短柱抗剪承载力的影响，利用试验数据建立了焊接复合箍筋钢筋混凝土短柱实用抗剪承载力计算公式，结果与试验值对比吻合较好,可用于工程设计参考。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-11
1 绪论  11-27
  1.1 论文选题的依据和意义  11-16
    1.1.1 研究背景  11-12
    1.1.2 钢筋混凝土结构箍筋焊接技术的提出  12
    1.1.3 箍筋焊接技术的工程优点  12-16
  1.2 钢筋混凝土结构领域复合箍筋焊接技术研究现状  16-20
    1.2.1 国外研究现状  16-18
    1.2.2 国内研究现状  18-20
  1.3 箍筋焊接接头受力性能以及耐腐蚀性能研究现状  20-21
  1.4 研究目标及内容  21
    1.4.1 研究目标  21
    1.4.2 研究内容  21
  1.5 研究方法与技术路线  21-22
  1.6 本章小结  22-24
  参考文献  24-27
2 焊接复合箍筋焊点受力性能试验研究  27-31
  2.1 试验目的  27
  2.2 试验设计  27-28
    2.2.1 试件设计与制作  27-28
    2.2.2 试验装置及加载方式  28
  2.3 试验过程及现象  28-30
  2.4 各组试件受力对比分析及结论  30-31
3 焊接复合箍筋钢筋混凝土短柱抗震性能试验研究  31-72
  3.1 引言  31
  3.2 试验目的  31-32
  3.3 试验设计  32-37
    3.3.1 试件设计与制作  32-34
    3.3.2 材料性能和试验参数  34-37
  3.4 加载装置和加载制度  37-38
  3.5 试验测试方案  38-40
  3.6 试验过程及破坏现象  40-51
    3.6.1 焊接复合箍筋钢筋混凝土短柱试验过程及破坏现象  40-47
    3.6.2 传统复合箍筋钢筋混凝土短柱试验过程及破坏现象  47-51
  3.7 试验结果分析  51-69
    3.7.1 钢筋荷载-应变曲线  51-55
    3.7.2 滞回曲线  55-58
    3.7.3 骨架曲线  58-60
    3.7.4 强度衰减  60-62
    3.7.5 刚度退化  62-64
    3.7.6 延性  64-66
    3.7.7 耗能性能  66-68
    3.7.8 短柱抗剪承载力  68-69
  3.8 本章小结  69-71
  参考文献  71-72
4 基于修正压力场理论焊接复合箍筋钢筋混凝土短柱抗剪承载力分析  72-98
  4.1 概述  72-73
  4.2 受拉区基于修正压力场理论受剪承载力计算  73-82
    4.2.1 修正压力场理论的提出和意义  73-75
    4.2.2 混凝土及钢筋的应力-应变本构关系  75-76
    4.2.3 混凝土应力协调关系  76-77
    4.2.4 应变协调关系  77-79
    4.2.5 受拉区基于修正压力场理论的受剪承载力  79-82
  4.3 剪压区混凝土受剪承载力计算  82-87
    4.3.1 剪压区合力和内力臂计算  83-84
    4.3.2 截面中和轴高度计算  84-85
    4.3.3 剪压区混凝土受剪承载力  85-87
  4.4 纵筋受剪承载力计算  87-90
    4.4.1 纵筋销栓力对抗剪的影响  87
    4.4.2 钢筋销栓力产生机理和计算公式  87-90
  4.5 理论公式计算及与试验结果比较  90-91
    4.5.1 理论公式计算步骤  90
    4.5.2 理论计算值与试验值比较  90-91
  4.6 焊接复合箍筋钢筋混凝土短柱抗剪承载力回归分析  91-95
    4.6.1 轴压比对抗剪承载力的影响  91-92
    4.6.2 配箍率对抗剪承载力的影响  92-93
    4.6.3 剪跨比对抗剪承载力的影响  93
    4.6.4 混凝土强度对抗剪承载力的影响  93-94
    4.6.5 短柱抗剪承载力回归计算公式  94-95
  4.7 本章小结  95-96
  参考文献  96-98
5 结论与展望  98-101
  5.1 主要结论  98-99
  5.2 问题与展望  99-101
致谢  101-102
附录  102
  附录一：攻读硕士研究生期间参与的专利申请  102
  附录二：攻读硕士研究生期间参与的主要科研项目  102
  附录三：攻读硕士研究生期间的获奖情况  102
  附录四：攻读硕士研究生期间发表的论文  102

焊接复合箍筋钢筋混凝土短柱抗震性能试验研究

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