基于有限元的CRB550级高强箍筋梁抗震性能的对比研究

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钢筋混凝土梁是建筑结构中最基本的承重抗震构件之一,其承载受力和变形破坏对建筑框架结构的抗震有着关键性的影响。随着规范的更新《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)中已不在使用HPB235较低等级的普通钢筋,大力推广CRB550及以上等级的高强冷轧带肋钢筋。CRB550级钢筋是由热轧圆盘条经过冷轧成型和稳定化热处理在其表面形成二面横肋而制成,强度明显提高,延性改变不大。该种钢筋目前主要应用在板筋、架立筋、分布筋和构造筋中,作为梁、柱的箍筋还比较少见,CRB550级高强钢筋在梁、柱构件中作箍筋的应用主要参考相近强度的普通热轧带肋钢筋的使用。在钢筋混凝土框架结构中《建筑抗震设计规范》(GB50011—2010 2016年版)仅对普通钢筋作箍筋在梁端箍筋加密区长度、箍筋最大间距和最小直径方面提出构造要求,没有对高强的冷轧带肋钢筋作箍筋做出详细说明,只是参考借用,在此提出适用于CRB550级高强箍筋在梁端箍筋加密区满足构造要求的直径限值,为规范增添冷轧带肋钢筋在钢筋混凝土结构中的应用提供参考性的依据。因此,本文以“有限元分析为主,试验研究为辅”,通过试验结果和有限元计算结果的比较,验证所采用的有限元模型的合理性和可靠性,然后利用ANSYS有限元软件对采用CRB550级高强箍筋和HRB335级普通箍筋的梁构件从骨架曲线、刚度退化、位移延性、能量耗散四个方面进行抗震性能的研究,证明在较小、中等、偏大纵筋配筋率情况下按照等强度原则设计的配置直径为6.25mm、7.75mm、9.25mm的CRB550级高强钢筋可以代替按照规范限值设计的配置直径为8mm、10mm、12mm的HRB335级普通钢筋作为梁构件的箍筋。因此在满足规范构造要求的基础上,提出适用于CRB550级高强钢筋作箍筋在梁端箍筋加密区的直径限值。由于受供给侧结构性改革的“去产能”政策影响,使用高强钢筋的经济效益也十分可观,若能广泛使用并替代低强度等级的钢筋,则可以大大节约钢材用量,在提倡节能、低碳的今天具有重要的现实意义。
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