重庆大剧院细长柱试验研究

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钢筋混凝土构件是工程中最常见的构件之一,其承载力和稳定问题一直受到广大科研人员和工程师的重视。随着技术的发展,高强钢筋和高强混凝土在建筑工程中的应用日益普遍,钢筋混凝土构件的截面尺寸越来越小,长细比越来越大,这一发展趋势使得钢筋混凝土柱的承载力和稳定问题愈发地突出。重庆大剧院是集歌剧、戏剧、音乐会演出、文化艺术交流等多功能为一体的大型社会文化设施,是重庆市十大公共建筑之一,也是一幢标志性大型公共建筑。在重庆大剧院结构设计中,德方建筑师要求除建筑物周边采用剪力墙以外,中间框架部分全部采用细长截面(b×h=400mm×1000mm)框架柱。由于该大剧院一、二层的层高较高( H = 8m),形成了长细比较大的细长柱。根据现行《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)7.3.11条的规定,计算正截面承载力时分别取其计算长度l0为1. 0H和1. 25H,一、二层柱的长细比分别达到20和25,而且轴压比很大(0.9左右)。现行《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)条文说明指出当柱长细比大于30时偏心距增大系数方法(η-l0法)会有较大的误差,宜采用模型柱法分析。根据本工程内力分析结果,柱轴力很大,弯矩极小,该细长柱是否会发生失稳破坏?如果发生失稳破坏,其承载能力将会低于按规范计算的材料破坏承载力,则工程的安全性将得不到保证。为此,希望通过结构试验加以验证,明确细长柱可能发生的破坏形态以及柱破坏时柱内纵筋发挥在强度的程度,为柱的设计提供参考,以确保工程的安全性。通过此次试验重点研究重庆大剧院纵向框架细长柱的破坏形态(是强度破坏还是失稳破坏)和极限承载能力,同时研究构件的变形、裂缝、应力应变随加载的发展变化规律及其破坏过程,为本工程及今后此类细长柱结构体系的设计提出一些有益的建议。
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