建筑科學(xué)與技術(shù)

姜洪斌，陳再現(xiàn)，張家齊，等

建筑科學(xué)與技術(shù)

預(yù)制鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)擬靜力試驗(yàn)研究

姜洪斌，陳再現(xiàn)，張家齊，等

目的：預(yù)制鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)施工速度快、產(chǎn)品質(zhì)量好、節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢明顯，適合我國住宅產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展需求。而各結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的連接技術(shù)是影響其抗震性能的主要因素。本文利用擬靜力試驗(yàn)技術(shù)，探索插入式預(yù)留孔灌漿鋼筋錨固搭接技術(shù)的可靠性。方法：利用擬靜力試驗(yàn)技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)室建成一棟足尺三層預(yù)制混凝土剪力墻子結(jié)構(gòu)模型，研究該結(jié)構(gòu)體系在地震作用下的受力機(jī)理、抗震性能和破壞形態(tài)。首先，根據(jù)提出的剪力墻水平和豎向連接技術(shù)，在工廠預(yù)制完成相應(yīng)的部件，運(yùn)到試驗(yàn)室進(jìn)行相應(yīng)的連接，完成實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷募庸ぶ谱鳌Ｖ?，進(jìn)行加載裝置和測試裝置布置。在三層頂設(shè)置兩個(gè)量程為630 kN（250 mm）的電液伺服作動(dòng)器施加相應(yīng)水平荷載。沿模型高度方向設(shè)置10個(gè)高精度線性差動(dòng)位移傳感器（LVDT），其中每層層高處對稱位置設(shè)置2個(gè)。最后，采用力-位移混合加載方式，完成了模型的擬靜力試驗(yàn)。預(yù)載后，先進(jìn)行力加載，每級增加50 kN，從0 kN加載至350 kN后，開始采用位移加載，每級位移加載的增量為3 mm，由6 mm加載至9 mm。結(jié)果：根據(jù)擬靜力試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以得到結(jié)構(gòu)模型的滯回曲線、剛度退化曲線：（1）給出了基地剪力與模型頂部位移、以及各層的滯回曲線。從圖中可以看出試驗(yàn)?zāi)Ｐ鸵呀?jīng)進(jìn)入塑性階段，且推力作用和拉力作用下的剛度不對稱，推力作用下剛度較拉力作用下剛度大，這是由于試驗(yàn)?zāi)Ｐ徒Y(jié)構(gòu)布置不對稱造成的。（2）給出了擬靜力試驗(yàn)過程中每個(gè)加載循環(huán)峰值處試驗(yàn)?zāi)Ｐ透鲗痈罹€剛度情況表及退化曲線。從中可以明顯看出試驗(yàn)?zāi)Ｐ屯屏ψ饔煤屠ψ饔孟碌膭偠炔粚ΨQ，推力作用下剛度較拉力作用下剛度大。同時(shí)，在水平作用-100 kN～-200 kN和+100 kN～+150 kN時(shí)，試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛣偠韧嘶懿幻黠@，結(jié)構(gòu)處于彈性階段；當(dāng)水平作用-250 kN和+200 kN時(shí)，結(jié)構(gòu)模型各層的剛度退化較明顯，推力作用下1層到3層分別維持在初始剛度的76%、80%和69%，拉力作用下1層到3層分別維持在初始剛度的61%、70%和65%，此時(shí)試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦_(dá)到屈服，但試驗(yàn)?zāi)Ｐ透鲗泳匆娪锌梢娏芽p；試驗(yàn)?zāi)Ｐ颓?，各層層剛度下降比較顯著，當(dāng)水平作用達(dá)到±9 mm，推力作用下1層到3層僅為初始剛度的35%、41%和33%，拉力作用下1層到3層僅為初始剛度的31%、25%和24%，此時(shí)在試驗(yàn)?zāi)Ｐ透鳂?gòu)件上在水平作用時(shí)出現(xiàn)可見水平微裂縫。從上述剛度退化分析，預(yù)制鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)在出現(xiàn)可見微裂縫之前試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷膭偠韧嘶茱@著，而從試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛿M靜力試驗(yàn)后的破壞程度可知，此時(shí)試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦€處于基本完好階段，且擬靜力試驗(yàn)時(shí)各層最大的層間位移角僅為1.08‰。結(jié)論：足尺模型擬靜力試驗(yàn)結(jié)果表明，預(yù)制鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)在出現(xiàn)可見微裂縫之前試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷膭偠韧嘶茱@著，說明預(yù)制構(gòu)件之間的節(jié)點(diǎn)變形能力較強(qiáng)，勢必會(huì)改善結(jié)構(gòu)的整體抗震耗能能力，這方面需要進(jìn)一步的試驗(yàn)研究和分析，使預(yù)制混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)在抗震中發(fā)揮有利作用。此外，文中給出的試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛥?shù)以及拉壓剛度結(jié)果，為后期擬動(dòng)力子結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的開展奠定了基礎(chǔ)。

來源出版物：建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào), 2011, 32(6)：34-40

入選年份：2015

鋼筋活性粉末混凝土簡支梁正截面受力性能試驗(yàn)研究

鄭文忠，李莉，盧姍姍

摘要：目的：活性粉末混凝土具有高強(qiáng)度、高韌性、高耐久性等優(yōu)點(diǎn)，在鹽湖地區(qū)工程、海洋工程、化工車間等的建設(shè)中應(yīng)用前景廣闊。由于活性粉末混凝土與普通混凝土的組成成分有很大差別，其力學(xué)性能必存在不同于普通混凝土的自身特點(diǎn)，活性粉末混凝土構(gòu)件的承載力計(jì)算以及活性粉末混凝土梁板的剛度及裂縫計(jì)算也一定不同于普通混凝土構(gòu)件。本文通過鋼筋活性粉末混凝土梁受彎性能試驗(yàn)，建立鋼筋活性粉末混凝土梁的正截面受彎承載力、剛度、裂縫寬度的計(jì)算方法。方法：完成了6根鋼筋活性粉末混凝土簡支梁受彎性能試驗(yàn)。通過在梁側(cè)沿梁高布置應(yīng)變片，獲得了試驗(yàn)梁在各級荷載下沿梁高的應(yīng)變分布。通過在試驗(yàn)梁彎曲開裂前以每級荷載2.0 kN加載，實(shí)測了試驗(yàn)梁的彎曲開裂荷載和彎曲開裂應(yīng)變。通過在試驗(yàn)梁二集中荷載作用點(diǎn)下方和二支座上方布置位移傳感器，實(shí)測了試驗(yàn)梁在各級荷載讀數(shù)下的變形。通過用米尺測量試驗(yàn)梁各級荷載下的裂縫間距，通過讀數(shù)顯微鏡測量試驗(yàn)梁各級荷載下裂縫寬度，獲得試驗(yàn)梁的裂縫分布與開展。通過在試驗(yàn)梁純彎區(qū)段受拉縱筋上粘貼應(yīng)變片，獲得試驗(yàn)梁受拉縱筋在各級荷載作用下的拉應(yīng)變。結(jié)果：發(fā)現(xiàn)鋼筋活性粉末混凝土梁受壓邊緣極限壓應(yīng)變?yōu)?500×10-6，彎曲開裂應(yīng)變?yōu)?50×10-6，遠(yuǎn)高于普通鋼筋混凝土梁的極限壓應(yīng)變3300×10-6和彎曲開裂應(yīng)變80×10-6～120×10-6。由于活性粉末混凝土梁的彎曲開裂應(yīng)變明顯高于普通混凝土梁，同時(shí)由于活性粉末混凝土抗壓強(qiáng)度明顯高于普通混凝土，相同相對受壓區(qū)高度的活性粉末混凝土梁縱向受拉鋼筋配筋率明顯高于普通混凝土梁，受拉縱筋對活性粉末混凝土梁截面抵抗矩塑性系數(shù)的貢獻(xiàn)不可忽略。建立了這類梁截面抵抗矩塑性系數(shù)隨縱筋配筋率的增大而增大的計(jì)算公式。通過令試驗(yàn)梁受彎承載力計(jì)算值與試驗(yàn)值相等，獲得了正截面承載能力極限狀態(tài)下受拉區(qū)活性粉末混凝土拉應(yīng)力等效系數(shù)k＝0.25，考慮了受拉區(qū)活性粉末混凝土對受彎承載力的貢獻(xiàn)。發(fā)現(xiàn)鋼筋活性粉末混凝土梁的平均裂縫間距仍可按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010—2010）計(jì)算，通過各級荷載下試驗(yàn)梁純彎區(qū)段受拉縱筋的拉應(yīng)變實(shí)測值，獲得了使用階段受拉區(qū)活性粉末混凝土所承擔(dān)的彎矩計(jì)算公式和縱向受拉鋼筋所承擔(dān)彎矩的計(jì)算公式，進(jìn)而建立了與《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010—2010）相協(xié)調(diào)的鋼筋活性粉末混凝土梁抗彎剛度和裂縫寬度計(jì)算方法。結(jié)論：（1）活性粉末混凝土試驗(yàn)梁受壓邊緣極限壓應(yīng)變?yōu)?500×10-6，明顯大于普通混凝土梁的3300×10-6?；钚苑勰┗炷猎囼?yàn)梁純彎區(qū)段開裂應(yīng)變?yōu)?50×10-6，明顯大于普通混凝土梁的80×10-6～120×10-6。（2）由于活性粉末混凝土試驗(yàn)梁開裂應(yīng)變明顯大于普通混凝土梁，活性粉末混凝土試驗(yàn)梁中縱向受拉鋼筋對開裂彎矩的貢獻(xiàn)明顯大于普通混凝土梁，故在活性粉末混凝土試驗(yàn)梁截面抵抗矩塑性影響系數(shù)計(jì)算公式中考慮了縱向受拉鋼筋配筋率的貢獻(xiàn)。（3）活性粉末混凝土試驗(yàn)梁正截面承載力計(jì)算，應(yīng)考慮拉區(qū)活性粉末混凝土拉應(yīng)力對正截面承載力的貢獻(xiàn)，拉區(qū)活性粉末混凝土拉應(yīng)力可暫取0.25倍活性粉末混凝土抗拉強(qiáng)度?；谠囼?yàn)結(jié)果，提出了合理考慮拉區(qū)活性粉末混凝土拉應(yīng)力影響的使用階段變形和裂縫寬度的驗(yàn)算方法。

來源出版物：建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào), 2011, 32(6)：125-134

入選年份：2015

高強(qiáng)度鋼材箱形柱滯回性能試驗(yàn)研究

施剛，鄧椿森，班慧勇，等

摘要：目的：我國是一個(gè)地震災(zāi)害多發(fā)國家，高強(qiáng)度鋼材要廣泛應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)，必須充分研究其抗震性能，以保證人民生命財(cái)產(chǎn)安全。但是，目前國內(nèi)外針對高強(qiáng)度鋼材鋼結(jié)構(gòu)抗震性能的研究還較少；各國抗震設(shè)計(jì)規(guī)范對鋼柱板件寬厚比限值的規(guī)定，都是基于對普通強(qiáng)度鋼材的研究，其限值是否適用于高強(qiáng)度鋼材鋼柱，尚缺乏必要的理論和試驗(yàn)依據(jù)。高強(qiáng)度鋼材與普通強(qiáng)度鋼材相比，其力學(xué)性能指標(biāo)包括強(qiáng)度、屈強(qiáng)比、強(qiáng)化模量、屈服平臺(tái)長度等有很大不同，這對鋼柱的抗震性能會(huì)有較大影響。目前國內(nèi)外對普通強(qiáng)度鋼材鋼柱進(jìn)行了較多的抗震試驗(yàn)研究，但是對高強(qiáng)度鋼材鋼柱抗震性能的試驗(yàn)研究還很少。本文進(jìn)行了5個(gè)Q460鋼材等邊箱形截面足尺壓彎試件在常軸力、水平循環(huán)荷載作用下的試驗(yàn)，以研究其抗震性能。方法：試驗(yàn)的試件取為一端剛接、另一端為可水平移動(dòng)的鉸接的懸臂柱；先施加軸向壓力并保持恒定，然后在懸臂端施加水平往復(fù)荷載，以模擬地震荷載。所有試件均為等邊箱形截面，部分試件的板件寬厚比滿足規(guī)范限值，部分試件的則超限；試件軸壓比包括0.2和0.4。試驗(yàn)采用2000 t電液伺服加載系統(tǒng)。柱端布置位移計(jì)，以測量柱端水平位移和柱底轉(zhuǎn)角；此外，柱端布置應(yīng)變片，以測量其在加載全過程中的應(yīng)變發(fā)展。根據(jù)《建筑抗震實(shí)驗(yàn)方法規(guī)程》（JGJ101—96），采用荷載-位移雙控制的方法，在試驗(yàn)過程中保持柱頂軸向力的大小不變，屈服前水平加載采用力控制，屈服后采用位移控制。結(jié)果：試件破壞過程均為翼緣首先出現(xiàn)局部屈曲，然后腹板局部屈曲，承載力下降至破壞。破壞形態(tài)均為翼緣呈半波形狀向內(nèi)凹，腹板呈半波形鼓曲，所不同的是各試件翼緣和腹板屈曲變形最大點(diǎn)與加勁板上表面的距離以及屈曲變形范圍不同。所有試件在加載過程中，均沒有發(fā)生焊縫開裂。隨著寬厚比的增大，試件局部屈曲也出現(xiàn)得越早，最大承載力出現(xiàn)的位移級越小，達(dá)到破壞時(shí)的位移級也越小。所有試件的滯回曲線均呈梭形，沒有明顯的捏攏現(xiàn)象出現(xiàn)。滯回曲線的飽滿程度隨著板件寬厚比的增大而逐漸降低。結(jié)論：Q460高強(qiáng)度鋼材箱形柱在水平往復(fù)荷載下，試件的塑性變形和板件屈曲發(fā)展充分，滯回曲線飽滿，具有很好的變形能力、耗能能力和抗震性能，適用于抗震鋼框架。所有試件本身及其柱腳節(jié)點(diǎn)在循環(huán)荷載下均未發(fā)生焊縫開裂，表明設(shè)計(jì)合理和加工制作質(zhì)量合格的Q460高強(qiáng)度鋼材焊縫連接具有足夠的承載力和抗震性能。在同一加載制度下，板件寬厚比越大，試件局部屈曲也出現(xiàn)得越早，最大承載力出現(xiàn)的位移級越小，達(dá)到破壞時(shí)的位移級也越小。隨著寬厚比的增大，試件發(fā)生局部屈曲的范圍及屈曲中心位置相對于試件截面高度的比值依次減小，即板件寬厚比越大，板件發(fā)生局部屈曲范圍越小，最大屈曲位置距離端部越近，文中試件最大屈曲位置距固定端高度為0.25 B～0.5 B，塑性區(qū)范圍距離固定端高度為0.72 B～1.06 B。建議在軸壓比不大于0.2時(shí)，Q460鋼材箱形截面壓彎構(gòu)件板件寬厚比限值不應(yīng)大于30（換算Q235鋼材寬厚比為42）。同時(shí)，軸壓比對鋼柱的抗震性能有較大影響，鋼框架柱在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，其板件寬厚比限值應(yīng)與軸壓比相聯(lián)系，軸壓比越大，板件寬厚比限值應(yīng)越小。

來源出版物：建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào), 2012, 33(3)：1-7

入選年份：2015