型钢高强高性能混凝土柱轴压比限值试验研究与理论分析

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大量震害表明,建筑物是否会倒塌很大程度上取决于柱的性能。随着高层建筑和大跨结构的发展,柱承受的轴压力越来越大,柱不但需要很高的承载力而且需要较好的延性。型钢混凝土结构是近年来发展较快的一种新型结构,具有承载力高、刚度大、延性好及抗震性能好的特点。高强高性能混凝土具有高强、高工作性能、高耐久性的特点。在高强高性能混凝土结构中配置型钢的型钢高强高性能混凝土结构集型钢混凝土结构和高强高性能混凝土结构的优点于一身,能最大限度地发挥型钢和高强高性能混凝土两种材料的特点,避免其缺点。本文通过10榀型钢高强高性能混凝土柱的低周反复加载试验,得到压、弯、剪共同作用下柱的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、耗能能力、延性、强度及刚度衰减规律。分析了剪跨比、混凝土强度和轴压比对型钢高强高性能混凝土柱抗震性能的影响。型钢和混凝土之间的粘结效应是两者能够协同工作的基础,粘结滑移的存在对型钢混凝土构件的性能和破坏形态有很大影响,本文从理论上推导了沿柱高度型钢翼缘和混凝土之间的滑移量。以前关于型钢混凝土柱的试验研究多偏重于普通混凝土,本试验混凝土强度最高达到125.38MPa。结合试验结果,在满足一定延性基础上,给出不同剪垮比条件下型钢高强高性能混凝土柱的轴压比限值。通过4榀发生弯曲破坏的柱,在考虑粘结滑移的基础上,从破坏时力的平衡条件出发,得到不同混凝土强度的型钢混凝土柱的轴压比限值,并从理论上对所推荐的轴压比限值进行了验证。研究结果表明:由于型钢的存在一定程度上改善了高强混凝土的脆性的特点,型钢高强高性能混凝土柱表现出良好的抗震性能。在保证一定的抗震延性要求下推导得出了合适的轴压比限值,以期指导型钢高强高性能混凝土结构的设计应用。
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