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我国是一个震灾严重的国家。汶川地震震害的教训之一是,建筑工程必须具有在特大地震作用下不发生倒塌的能力。开展特大地震下建筑工程抗倒塌关键技术研究已成为我国建设领域科研人员一项迫切而重要的任务,具有重要意义。 钢筋混凝土柱是房屋建筑钢筋混凝土结构的主要抗侧力竖向结构构件之一,其抗震性能对结构的抗地震倒塌能力有重要影响。虽然我国抗震设计规范规定了强柱弱梁的抗震设计原则和具体设计方法,但地震中钢筋混凝土框架仍然在柱端出现塑性铰,甚至由于柱端屈服而丧失承载力,引起结构倒塌。因此,规范同时规定了柱端塑性铰高度范围内加密箍筋的最低配箍要求,使柱有一定的弹塑性变形能力。钢筋混凝土柱的弹塑性变形能力,主要取决于箍筋的约束程度。国内外许多学者致力于采用不同的方法改进箍筋对柱核心区混凝土的约束效果,并取得了一定成果。 本文通过试验及有限元分析,研究强约束钢筋混凝土柱的轴心受压性能;通过试验,研究强约束钢筋混凝土柱的抗震性能。主要研究工作及成果包括: (1)通过7根大尺寸强约束钢筋混凝土柱试件轴心受压试验,研究配箍特征值大于规范规定的最小配箍特征值最大值的钢筋混凝土柱的轴心受压承载力及竖向变形能力,揭示不同箍筋约束方式对钢筋混凝土柱受力性能的影响。结果表明,强约束能有效提高钢筋混凝土柱轴心受压承载力及竖向变形能力。 (2)将试验所得试件核心约束混凝土应力-应变关系曲线与已有约束混凝土本构模型进行对比分析,结果表明,Mander模型和Legeron模型预测所得应力-应变关系蓝线的上升段与试验结果符合良好,但2个模型可能高估强约束混凝土的变形能力。 (3)采用MSC.Marc2005有限元分析软件对轴心受压钢筋混凝土柱试件进行数值模拟,结果表明,模拟所得试件轴心受压承载力与试验结果符合较好,竖向力-竖向应变关系曲线上升段与试验结果符合较好,下降段差别较大。 (4)采用规范公式计算了强约束钢筋混凝土柱试件的轴心受压承载力,提出了配箍特征值大于0.33的钢筋混凝土柱轴心受压承载力的近似计算公式。 (5)5根大尺寸强约束钢筋混凝土柱试件低周反复加载试验结果表明,强约束钢筋混凝土柱试件的滞回曲线饱满,极限位移角达1/39~1/33,同一位移多次往复加载造成试件累积损伤,降低试件延性。