混凝土強(qiáng)度對(duì)混凝土柱延性的影響研究

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1、蔣連接等：混凝土強(qiáng)度對(duì)混凝土柱延性的影響研究l3混凝土強(qiáng)度對(duì)混凝土柱延性的影響研究蔣連接，陳建超，郎龔f1．宿遷學(xué)院建筑工程系，江蘇宿遷223800；2．南京工程高等職業(yè)學(xué)校建筑工程系，南京211100)【摘要】通過(guò)對(duì)高強(qiáng)混凝土柱和普通混凝土柱進(jìn)行反復(fù)加載試驗(yàn)，分析混凝土強(qiáng)度等級(jí)對(duì)鋼筋混凝土柱延性的影響規(guī)律。結(jié)果表明：隨著混凝土強(qiáng)度的提高，混凝土構(gòu)件破壞時(shí)脆性特征增強(qiáng)，延性降低?！娟P(guān)鍵詞】高強(qiáng)混凝土；破壞形態(tài)；延性【中圖分類號(hào)】TU528．0【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B【文章編號(hào)】1001—6864(2011)07-0013—03高強(qiáng)混凝土抗壓強(qiáng)度高，在結(jié)構(gòu)中的使用能顯著減小護(hù)層取20r

2、am，平臥澆筑。主筋采用直徑16mm的HRB335鋼筋混凝土柱的截面尺寸，減輕結(jié)構(gòu)自重，節(jié)約鋼筋用量，級(jí)鋼筋，屈服強(qiáng)度為354．26N／ram，對(duì)稱布置，箍筋為@增大建筑使用面積，有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。高強(qiáng)100。試件形狀及截面配筋同高強(qiáng)混凝土柱?；炷吝€因徐變小、彈性模量高，可以減小柱的壓縮變形和1．2試件分組增加結(jié)構(gòu)剛度。因此高強(qiáng)混凝土已經(jīng)廣泛應(yīng)用于高層建筑本試驗(yàn)主要考慮下列因素：混凝土強(qiáng)度等級(jí)、軸壓比、的下部柱中。但是，隨著混凝土強(qiáng)度的提高，構(gòu)件呈現(xiàn)愈益加載方式。試件具體分組見(jiàn)表1。嚴(yán)重的脆性破壞特征，這與地震區(qū)框架柱要具有良好的變表1鋼筋混凝土柱試驗(yàn)分組形能力相

3、矛盾，引起了人們對(duì)其用于抗震設(shè)防區(qū)結(jié)構(gòu)的擔(dān)心，也給構(gòu)件的抗震設(shè)計(jì)帶來(lái)了問(wèn)題J。為保證地震區(qū)高強(qiáng)混凝土柱具有良好的抗震性能，在破壞以前有足夠的變形能力，以吸收地震作用產(chǎn)生的能量，必須保證其具有良好的延性。本文通過(guò)對(duì)3根高強(qiáng)混凝土柱在單調(diào)荷載、反復(fù)荷載作用下的加載試驗(yàn)，將其試驗(yàn)結(jié)果與普通混凝土柱做比較，分析混凝土強(qiáng)度對(duì)鋼筋混凝土柱延性的影響規(guī)律。1試驗(yàn)研究1．1試件設(shè)計(jì)1．3試驗(yàn)加載裝置及量測(cè)內(nèi)容高強(qiáng)混凝土柱：該組試件為中國(guó)礦業(yè)大學(xué)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室本試驗(yàn)在中國(guó)礦業(yè)大學(xué)結(jié)構(gòu)試驗(yàn)室進(jìn)行。將試件平放原有的高強(qiáng)混凝土柱，試件截面尺寸為b·h=150ram×在試驗(yàn)臺(tái)座上，十字端頭部位垂直于試驗(yàn)臺(tái)

4、以方便加載，試160ram，長(zhǎng)度為1500ram，試件中部留有端頭，其尺寸為件一端為固定鉸支座，另一端為滾動(dòng)支座，兩支座間長(zhǎng)度為150ramx160ram，用于施加水平反復(fù)荷載。利用回彈法測(cè)定1300ramo混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50，主筋采用直徑16ram的HRB335級(jí)試驗(yàn)中采用力一位移混合控制加載制度：先依據(jù)設(shè)計(jì)鋼筋，實(shí)測(cè)鋼筋屈服強(qiáng)度為359．27N／mm2，對(duì)稱布置；箍筋軸壓比確定并施加軸向力，待軸向力穩(wěn)定后再施加反復(fù)荷為@100。試件形狀及配筋詳見(jiàn)圖1。載。試件屈服前采用力控制并分級(jí)加載，每級(jí)荷載為20kN，接近開(kāi)裂和屈服前宜減小級(jí)差加載，每級(jí)荷載反復(fù)一次；試試件屈服后

5、采用試件中部的位移控制，位移應(yīng)取屈服時(shí)試件的最大位移值，并以該位移的倍數(shù)為級(jí)差進(jìn)行分級(jí)加載，每級(jí)循環(huán)一次，直至試件破壞。試驗(yàn)中的測(cè)量?jī)?nèi)容有軸向荷載、反復(fù)荷載、試件端部和中部位移值。2試驗(yàn)結(jié)果分析2．1破壞形態(tài)的比較軸壓比為0．3的試件GZ一1、GZ一2、Z一1破壞前受拉(丑)試件形狀和尺寸截面配筋圖區(qū)鋼筋先屈服，裂縫沿試件高度不斷地延伸、加寬，最后受壓區(qū)混凝土被壓碎，均表現(xiàn)為延性較好的彎曲破壞，見(jiàn)圖2，圖1試件外形和配筋圖混凝土強(qiáng)度的影響不明顯；隨著軸壓比提高，試件的脆性增普通混凝土柱：混凝土強(qiáng)度等級(jí)按C25設(shè)計(jì)，混凝土保強(qiáng)，破壞形態(tài)隨之改變，但試件z一3仍具有一定的延性，不

6、[基金項(xiàng)目]宿遷學(xué)院科研基金項(xiàng)目資助(201lky23)14低溫建筑技術(shù)2011年第7期(總第157期)過(guò)試件GZ一3，由于較大的軸壓力延遲了裂縫的出現(xiàn)和開(kāi)件承載力開(kāi)始急劇降低時(shí)的荷載所對(duì)應(yīng)的位移值作為極限展，裂縫分布也比較稀疏；臨近破壞時(shí)，試件的彎曲裂縫、彎位移。各試件的位移延性系數(shù)的計(jì)算結(jié)果如表2所示。剪裂縫開(kāi)展寬度并不大，但剪切斜裂縫突然沿對(duì)角線貫通，2．3延性與混凝土強(qiáng)度的關(guān)系縱筋鼓出，混凝土保護(hù)層剝落，試件達(dá)到極限抗剪強(qiáng)度，瞬圖4為不同軸壓比時(shí)各試件的位移延性系數(shù)。間破壞，同時(shí)伴隨著巨大的響聲，承載力急劇下降，呈現(xiàn)出顯著的脆性性質(zhì)。在實(shí)際工程中，試件GZ一3的脆性破

7、壞形態(tài)要避免，可以通過(guò)增加配箍率、改變箍筋形式等約束核籟心混凝土，增強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度和變形能力，防止縱筋壓屈，掣l髻l從而起到增強(qiáng)構(gòu)件的變形能力、改善其延性的目的。軸壓比一圖3高強(qiáng)與普通混凝土構(gòu)件的延性比較試件Gz—l試件Z一1從圖3可以看出，在軸壓比相同或相近的條件下，隨著混凝土強(qiáng)度等級(jí)的提高，試件的位移延性系數(shù)降低，延性逐漸下降?；炷翉?qiáng)度對(duì)延性的影響主要體現(xiàn)在混凝土的極限變形能力方面：(I)隨著混凝土強(qiáng)度的提高，混凝土材料內(nèi)部的孔隙一圈■變得細(xì)小、均勻，孔隙體積縮小。這些變化在材料力學(xué)性能試件Z一2