普通箍筋约束混凝土柱的中心受压性能

清华大学学报(自然科学版)2002年第42卷第10期

CN1122223 N.42,No.10JTsinghuaUniv(Sci&Tech),2002,Vol24 36

136921373

普通箍筋约束混凝土柱的中心受压性能

钱稼茹,　程丽荣,　周栋梁

(清华大学土木工程系,北京100084)

摘　要:为进一步研究钢筋混凝土构件、结构的抗震性能,完成了24根约束混凝土柱的中心受压试验。柱的混凝土立方体强度为50MPa左右,采用方箍、拉筋复合箍和井字复合箍,大部分试件的配箍特征值Κ.07～0.24。研究了Κv为0v在新颁布的《建筑抗震设计规范》GB5001122001规定范围内的约束混凝土的强度和变形,提出了可用于混凝土结构、构件非线性分析的约束混凝土的应力2应变全曲线方程。关键词:约束混凝土柱;中心受压;应力2应变全曲线中图分类号:TU973.19

文章编号:100020054(2002)1021369205

文献标识码:A

为混凝土的轴心抗压强度)是两个主要因素。《建筑

[1]

抗震设计规范》GB5001122001将柱的Κv与其n大小联系起来,配置普通箍和复合箍的柱的轴压比为0.4至1.05时,其Κ.07至0.24,即n越大,要v为0求Κ。v也越大,意图是使n大的柱也有大的延性

通过配置普通箍、RCΚv在GB500112、变形及其应2ofcoluiordinaryhoops

QIANiaru,CHENGLirong,ZHOUDongliang

1.1　试件

(DepartmentofCivilEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)

Abstract:24confinedconcretecolumnspecimensweretestedforaxialcompressionloading.Theaverageconcretecubicstrengthofthespecimenswasaround50MPa.Thespecimenswereconfinedwithsquarehoops,squarehoopswithcrosstiesandcomplexhoops.Thestirrupcharacteristicvaluesofmostspecimenswereintherangeof0.07to0.24asrequiredbythe“AseismicDesignCodefor

Buildings”(GB5001122001).Thetestsanalyzedthestrengthanddeformationoftheconfinedconcrete.Anequationispresentedforthecompletestress2straincurveforconfinedconcretewhichcanbeusedfornonlinearanalysisofreinforcedconcreteelementsandstructures.

Keywords:confinedconcretecolumn;axialcompression;complete

stress2straincurve

共25根混凝土柱试件,其中素混凝土柱1根,其余24根柱的主要变化参数为箍筋的形式和配箍特征值Κv。采用4种箍筋形式,一种箍筋形式为1组,共4组,每组6个试件;纵筋规格为 12(图1)

。

钢筋混凝土(RC)建筑结构基于功能或基于位移的抗震设计,要求结构达到目标位移时仍能保持预先设定的功能。实现这一设计概念的关键之一是:结构的竖向抗侧力构件即柱、墙应具有相应的延性即屈服后变形能力。影响RC柱延性的诸因素中,轴压比n和配箍特征值Κv(Κv=Θfyh fc,Θ为体积配箍率,按箍筋的里皮计算,fyh为箍筋的屈服强度,fc

图1　试件尺寸及配筋图(单位:mm)

收稿日期:2001208227

基金项目:国家自然科学基金资助项目(59895410)作者简介:钱稼茹(19462),男(汉),江苏,教授,

http://E2mail:qianjr@mail

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清华大学学报(自然科学版)2002,42(10)

表1列出了试件的基本数据。大部分试件的Κv值为0.07～0.24,Κv为按箍筋和混凝土强度的实测值计算的配箍特征值;按设计值计算的配箍特征值Κv也列于表1,大部分Κv值略大于Κv值,试验结果用于工程设计偏于安全。

1.2　材料强度

实测结果,纵筋 12的抗拉强度f

3

3

和fu分别为308MPa和459MPa, 6的fy和fu分别为335.5MPa和490.5MPa。

混凝土按强度等级C50设计配合比。每组试件的实测混凝土立方体强度fcu列于表1。各组试件的素混凝土轴心抗压强度fc0用下述方法确定:以素混凝土试件z21的抗压强度与其fcu的商,分别乘以各组试件的fcu,即为该组试件素混凝土的轴心抗压强度。

和极限强

度fu分别为329.4MPa和431MPa,箍筋 8的fy

y

表1　试件参数和部分试验结果

组号素混凝土

柱号

z21z22z23z24z25z26z27z28z29z210zz2z214z215z216z217z218219z220z221z222z223z224z225

50.649.449.6MPa48.351.2

mmmm

06666886668666688666688

Κv

0.0000.0180.0770.1150.2310.1100.2200.0..2380.2170.3980.0380.0800.1200.2400.2290.4000.0370.0780.1170.2330.2240.391

Κv

3

MPa36.538.7

MPa36.536.741.947.6.9.85

10-6

21502342326023733263529544465382261432111265828653520354711132237029442882519047055004

10-6

26503020526137296043503850661061101140025503280364060309380169802810381033108640661013500

10-6

4000

ΛΕ

1.9

第一组

　02506040207035

2503055302501208040704025012080407040

0.0000.0180.0750.1120.2240.1160.0.2240.2220.4070.0360.0750.1120.2240.2330.4070.0360.0750.1120.2240.2330.407

—6590—948083207650

434074906530

—3.1—4.43.93.6

2.03.53.0>3.14.911.22.82.42.6>2.811.521.7

.043.062.953.558.066.5

第二组

—1048024100

597052605680

37.334.542.053.758.656.465.2

第三组

—2482046670——4410—805019060

38.238.848.448.658.455.569.7

—

>1.82.1>4.03.78.9

第四组

　　注:z21的Εcc即为Εc0

1.3　试验装置及量测

2　试验结果和讨论

在单调轴压力作用下,所有柱试件的破坏过程

大致相同:在达到最大荷载的90%前,看不到裂缝;接近最大荷载,听到一些响声,出现很细的竖向裂缝;超过最大荷载,出现更多裂缝,并形成斜裂缝,发展成斜向破坏面。素混凝土试件和箍筋间距为250mm的试件,破坏面与水平线之间的夹角为75°～80°;随配箍特征值增大,破坏面的倾角减小,大

用5MN四柱液压试验机对混凝土柱试件施加

轴向压力,单调递增,直至破坏。柱的顶部放置3MN压力传感器,量测轴压力的大小;柱的两个对面分别安装一个电子位移计,量测其纵向变形,取两个位移计的平均值作为试件的变形,量测的标距为750mm左右,即截面高度的3倍。用计算机数据采

集系统采集、记录试验数据。

钱稼茹,等:　普通箍筋约束混凝土柱的中心受压性能1371

致在60°～70°之间。试验结束时,所有试件的箍筋没有拉断,绝大部分柱试件的纵筋压屈。2.1　约束混凝土的强度

增大值接近,说明拉筋与封闭箍配合使用,同样可以达到约束混凝土的作用。

柱试件核芯约束混凝土承受的轴力为总的轴力减去纵筋承担的轴力和保护层混凝土承担的轴力。假设纵筋与混凝土之间没有滑移,纵筋的应变与混凝土应变相同;混凝土的应变由量测到的试件轴向变形得到,则核芯约束混凝土承担的轴力为

)=N(Ε)-　　　　　　　　Ncor(Ε

(A-A

cor

)-Asfs(Ε),-As)Ρout(Ε(1)

图3　约束混凝土强度相对增大值与Κv的关系

)和Ncor(Ε)分别为柱的应变为Ε时的总式中:N(Ε

轴力和核芯混凝土的轴力;A,Acor,As分别为截面、核芯和纵筋的面积,核芯的面积取箍筋里皮所围

)和fs(Ε)分别为柱的应的面积减去纵筋面积;Ρout(Ε

变为Ε时保护层混凝土的应力和纵筋的应力。保护层混凝土的应力用 …… 此处隐藏：6054字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……