装配式型钢再生混凝土框架抗震性能试验研究

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装配式型钢再生混凝土结构(PSRAC)是再生混凝土(RAC)结构、型钢混凝土(SRC)结构、装配式结构的结合体。该结构体系能改善RAC结构中再生骨料自身损伤所造成的内部缺陷问题,还能改善装配式结构耗能不足,抗震性能较差的缺点,可同时兼备承载力高和抗震性能好、节约资源、确保工程质量、缩短工期的优点。目前国内外对PSRAC结构的性能和设计方法研究基本尚属空白,为了研究PSRAC结构的抗震性能,本文设计并制作了两榀再生骨料取代率为100%的预制型钢再生混凝土框架(PSRACF),两榀框架的轴压比不同,其它构造形式均一致,通过对PSRACF的制作过程和抗震性能进行试验研究,揭示了PSRACF结构的破坏过程和破坏形态,分析了该结构体系的滞回性能、骨架曲线、承载力、刚度及刚度退化、延性、耗能、塑性转角、自复位能力、P-Δ效应等力学性能,提出了PSRACF结构承载力简化计算公式,给出了PSRAC结构设计建议。主要内容和结论如下:(1)PSRACF结构在梁-柱,柱-柱连接部位采用干连接,减少了施工现场湿作业量,拆装方便快捷,具有工期短,速率快,可反复利用的优点。(2)PSRACF结构的裂缝分布位置主要在梁后浇段、柱后浇段及梁柱拼接区域后浇段界面结合部位开展,梁柱节点核心区无明显破坏,随试件轴压比增加,试件破坏程度加剧。(3)两榀不同轴压比的PSRACF结构恢复力曲线均比较饱满;等效黏滞阻尼系数在0.15-0.2之间,钢筋混凝土结构的he一致(0.1<he<0.2);轴压比越大,耗能系数越小,抗震性能越差。(4)PSRACF结构强度衰减程度随受力过程的进行不断加剧,轴压比越大强度衰减程度越大;PSRACF结构的有效刚度约为初始切线刚度的0.75-0.83倍,轴压比越大试件刚度及刚度退化速率越大。(5)PSRACF结构轴压比越大,塑性转动能力越差;试件PSRACF100-1破坏时塑性转角平均为0.0375rad大于抗震设计规范中0.02rad限值;试件延性为3.88,满足规范要求;开裂点位移角大于规范要求的1/550限值,破坏点位移角大于规范要求1/50的限值,说明本文研究的PSRACF结构具备较为优异的变形能力及抗倒塌能力。(6)PSRACF结构的残余变形与每级加载位移呈正相关关系,轴压比对残余变形的影响不明显;试件复位能力与每级加载位移基本上呈负相关,轴压比对PSRACF结构复位能力系数影响较为显著;随着加载位移的增大,PSRACF结构的P-Δ效应影响逐渐增大,轴压比越大,P-Δ效应越显著。(7)简化计算模型可较好的计算此类PSRACF的承载力,实测值与计算值吻合较好。(8)结合本文工况,对PSRAC结构所使用的原料物理性能、配比、构造措施、预制件连接形式等提出一些设计建议,为PSRAC结构的设计提供参考。
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