【摘 要】
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近年来全球“沙漠化”日趋严重,人类的生存环境不断恶化。与此同时随着我国城镇化进程的加快,国内基础设施建设力度不断加大,河砂作为制备混凝土的主要建筑材料之一,其需求量也日益增加。这种状况造成天然砂资源日趋枯竭,天然砂的大量使用也会严重污染环境且增加工程造价。在这种形势下,如果我国的干旱、半干旱地区利用风积沙来拌制混凝土,既可减少对天然砂的依赖,又可以缓解风积沙的危害,对推动人与环境的和谐发展具有重要
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近年来全球“沙漠化”日趋严重,人类的生存环境不断恶化。与此同时随着我国城镇化进程的加快,国内基础设施建设力度不断加大,河砂作为制备混凝土的主要建筑材料之一,其需求量也日益增加。这种状况造成天然砂资源日趋枯竭,天然砂的大量使用也会严重污染环境且增加工程造价。在这种形势下,如果我国的干旱、半干旱地区利用风积沙来拌制混凝土,既可减少对天然砂的依赖,又可以缓解风积沙的危害,对推动人与环境的和谐发展具有重要意义。基于型钢混凝土柱承载力高、刚度大、抗震性能好等特点,提出在风积沙混凝土框架柱中配置型钢,形成型钢-风积沙混凝土柱,以延迟柱端塑性铰的出现,提高柱子的抗震性能。本文通过低周反复荷载试验,对型钢-风积沙混凝土柱试件进行了抗震性能研究,并对其进行了地震损伤分析和有限元分析。主要工作及结论如下:1、低周反复荷载试验研究本文共设计、制作了4个不同风积沙取代率的型钢-风积沙混凝土柱试件,通过低周反复荷载的施加,对各试件进行破坏全过程分析,研究其破坏形态、承载力、滞回性能、骨架曲线、耗能能力、延性系数、刚度退化规律和变形特点。研究结果表明:(1)与相同风积沙取代率下的普通风积沙混凝土柱试件相比,型钢-风积沙混凝土柱试件的峰值荷载、延性和累积耗能等指标显著提高;(2)随着风积沙取代率的增大,各试件的峰值荷载和延性都是先增大后下降,其中30%的风积沙取代率效果最佳,此取代率下型钢-风积沙混凝土柱试件的滞回曲线呈十分饱满的梭形,极限变形较大,延性更好;(3)与相同风积沙取代率下的普通风积沙混凝土柱试件相比,型钢-风积沙混凝土柱试件的刚度退化曲线更为平缓,刚度退化速率更小;(4)随着水平位移的增加,各试件的等效粘滞阻尼系数和累积耗能均不断增大,在风积沙取代率相同的情况下,型钢-风积沙混凝土柱试件的等效粘滞阻尼系数和累积耗能均比普通风积沙混凝土柱试件有显著提高。2、地震损伤分析在以上试验研究的基础上,研究了型钢-风积沙混凝土柱的地震损伤性能,并对Park-Ang损伤模型进行进一步的修正,修正后的模型能较好地反映型钢-风积沙混凝土柱地震损伤的演化规律,可为其地震损伤分析提供依据。震损分析表明在相同位移的情况下,随着风积沙取代率的增加,试件的损伤指数逐渐降低,风积沙取代率为30%时试件的损伤指数最低,抗震性能相对最优。3、有限元分析采用ABAQUS软件对型钢-风积沙混凝土柱在低周反复荷载下的滞回性能进行了有限元分析,主要获取了柱试件的骨架曲线,对比分析了试验结果和有限元分析结果,验证结果表明所建模型较为合理。随后,通过调整模型中的其它参数,研究了混凝土强度、轴压比、纵筋配筋率、工字钢型号对型钢-风积沙混凝土柱抗震性能的影响规律。
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