不同轴压比下施工缝对框架结构影响探讨

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不同跨度不同层数下柱轴压比对RC框架结构的影响

不同跨度不同层数下柱轴压比对RC框架结构的影响
第 2 5卷第 3 期
2 0 0年 9月 1






学 院


J u n l fAn u iest fTe h oo y a d S in e r a o h iUnv riyo c n lg n ce c o
Vo. 5 1 2 .NO. 3 Se p., 01 2 0
文章 编 号 : 6 22 7 ( 0 0)30 5 —4 1 7 —4 7 2 1 0 —0 80
不 同 跨 度 不 同层 数 下 柱 轴 压 比 对 RC框 架 结 构 的 影 响
赵 飞 , 干 洪
( 徽 工 程 大 学 机 械 与 汽 车 工程 学 院 , 徽 芜湖 2 1 0 ) 安 安 4 0 0
中 图分 类号 : TU3 2 5
改善 结构在大震 下 的破 坏能 力 是保 护 人 民生命 财产 安 全 的重 要 途 径 ,0 8年 发 生 的汶 川 特 大地震 20 1 中, 虽然经 过抗震设计 的结 构震害 明显减轻 , 但是仍有一 些按照规 范设计 的结构发 生倒塌破 坏并造成严重 人 员伤亡[ , 1 除考 虑地震 烈度过 大这一客 观 因素 以外 , ] 进一 步深 入分 析结 构地 震 破坏 情况 , 改进 和 完善我 国房屋结构抗 震设计 , 提高建筑 结构抗 地震破坏 能力具有 重要意义 . 目前我 国结 构 的抗 震设 防水准偏低 , 全面提 高我 国房 屋建筑结 构的抗震设 防水 准 , 在较短 时间还难 以 实 现. 因此 , 过分析按 现行规 范设计 结构 的薄 弱层情况 , 通 发现其薄 弱部位 或不 良结构 体系 , 并通 过合理 的 概 念设 计和构造 措施 提高其在 大震 和特大地震下 的抗 破坏 能力 , 目前 抗震 研究 及设 计 中非 常有 实用价 在 值 . 文通过按 照现行规 范设计 的 7 本 度设 防 , 跨度 、 层数不 同的 1 个 钢筋混凝 土框架 结构的 薄弱层情况分 2

轴压比对框架力学性能的影响

轴压比对框架力学性能的影响

轴压比对框架力学性能的影响摘要轴压比是影响预应力框架梁受力性能的重要因素,本文主要研究了这种因数对预应力结构的力学性能的影响。

通过研究,本文建议在抗震地区其轴压比不大于0.6,这样就可以保证框架的极限承载力得到一定程度提高的同时,其位移延性不会降低太多。

关键词轴压比;预应力框架结构;受力性能0 引言对于钢筋混凝土的力学性能,长期以来人们都是用线弹性理论分析钢筋混凝土结构的应力或内力,同时以往的研究方法多以实验为主,这种设计方法往往是基于大量实验数据基础上的经验公式,缺乏系统的理论性。

因此,寻求一种系统的能够反应结构内部不同阶段不同状态的科学方法就变得很重要,而有限元分析方法恰好可以提供大量结构反应信息,特别是不同受力状态和不同阶段的信息,如何将其更好的应用于混凝土的性能分析中,也是值得探讨的问题。

基于以上两个问题,本文进行了如下工作:1)对不同轴压比情况进行了对比计算,探讨了他们对结构动力性能的影响。

结果表明轴压比较小时,提高轴压比对结构侧向承载有利,当轴压比超过0.6时,提高轴压比对结构承载力的提高非常小。

2)往复加载计算表明,轴压比的提高对结构的延性和滞回性能有不利的影响。

轴压比为0.6以后滞回环变得比较窄,但小于0.6的情况下,没有太大影响。

1 轴压比对框架力学性能的影响目前,由于试验设备的限制试验轴压比多在0.1左右变化,无法对不同轴压比下预应力扁梁框架结构的延性性能进行比较。

各国设计规范在如何考虑轴压比影响方面也存在较大差异。

我国规范对轴压比的限值,主要是希望柱发生延性较好的大偏心受压破坏,从而保证框架柱有足够的变形能力,同时仍然具有稳定的承载能力,从而保证框架柱“大震不倒”。

用有限元分析方法,可以克服实验中试件轴压比变化范围小的限制,下面计算了轴压比0.1~0.8的情况。

从图1可以看出,随着轴压比的不断提高,梁柱结点处的位移扩展在较大荷载时出现,因此提高轴压比在一定程度上可以提高结构的侧向极限承载力,这可能是由于轴压比增大可以推迟裂缝的出现,降低裂缝宽度的发展速度,从而使得纵筋屈服区向梁柱节点内的发展比较慢,提高了构件侧向承载力。

轴压比与柱端弯矩增大系数对RC框架结构强柱弱梁的影响研究

轴压比与柱端弯矩增大系数对RC框架结构强柱弱梁的影响研究

分析2各模型模拟的地震波采用LL Cento —
(加速度峰值346. 3 cm/s—,间隔8.年秒,持续时
间取30 s,函数图像见图2,模型所、2绝促在罕
遇地震下通过LL Centra波非线性时程分析,得
到基底剪力图如图3所示2
表6 Centra 波下各模型参数表
模型
模型所
模型2/ 3
端 增大系数
103 1
有 一步深入研究。
除此之外,地震作用力往往具有多方向性、填
充墙、人为因素等影响2研究表明,单一通过我国
抗震规范中柱端弯矩增大系数的效果并不理想2
大量实验1发现:在罕遇大地震作用下要真正实
现“强柱弱梁”,单一通过我国抗震规范中柱端弯
矩 大系 的
不 想, 要求的 端 矩
增大系数值远远大于我国建筑抗震规范中的规定
端翼缘来消除此影响,但对于复杂楼板实际效果 有待进一步研究2在国外,欧洲EC8规范、美国 ACI规范则是以梁端实际承载力来计算,并放大 6. 0或者6. 3,从而计算出柱端弯矩承载力,使RC 框架结构实现“强柱弱梁”。同时对轴压比1也提 出了一定的要求。唐代远等1利用纤维模型进行 —N分析得出轴压比是建筑结构倒塌的主要因 素2阳波等1采用SAP2000对RC框架结构进 行轴压比性能分析测试,得出轴压比对RC框架 结构在地震下的屈服机制影响很大,但具体影响
高到2.0才能使RC框架真正地实现“强柱弱
梁”。但过高的柱端弯矩增大系数值显然经济代
价太大,不太适合我国一般的民用建筑。
1. 2轴压比
研究表明,在罕遇地震下,轴压比高的RC框
架结构柱容易出现小偏心受压破坏,相对于轴压
比低的RC框架结构,较高的轴压比更容易出现
梁端塑性较。通过N —M图线2降可知,RC框架

考虑框架结构中施工缝影响的试验研究

考虑框架结构中施工缝影响的试验研究
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
m cbhv r frm si a os de hl cni r gcnt c o it. i eai a e s l u i w i os ei o su tnj n o of s t d e d n r i o s
Ke r s cn t cinjit enoc dc n rt rme ytrt uv ;A S ywo d :o sr t n ;ri re o ceef u o o f a ;h s ei c re N YS e c
件 的 配 筋 及 尺 图 如 图 1所 示 。 材 料 的 力 学 性 能 见 表 1 r 、
表 2 。
产 生水 平 向振 动 时 , 架 结 构 柱 的 最 大 弯 矩 值 和最 大 剪 力值 框
均 在结 构 柱顶 及 结 构 柱 脚 位 置 , 此 位 置 由 于框 架 在 施 工 过 而
移延 性 、 度 退 化 、 滞 阻 尼 系 数 等 性 能 进 行 深 人 对 比 分 析 , 究 了 框 架 结 构 中 因 为 施 工 缝 的 存 在 而 对 结 构 整 体 刚 粘 研
抗震 性 能 的影 响 。
【 键 词 】 施 工缝 ; 架 结 构 ; 回 曲线 ; 度 退 化 关 框 滞 刚
【 中图分类号 】 T 384 U 7.
【 文献标识码 】 A
【 文章编号 】 10 —66 (06 0 0 5 —0 0 1 84 20 )5— 0 9 3
EXPERI ENT M RES EARCH ON RE姗
ORCED CONCRETE FRAM E
S TRUC RE W I H TU T CONS UCT ON OI TR I J NTS
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轴压比对不同形式异形柱框架抗震性能的影响

轴压比对不同形式异形柱框架抗震性能的影响

轴压比对不同形式异形柱框架抗震性能的影响文章以三榀异形柱中框架为研究对象,分别为钢筋混凝土异形柱框架、型钢混凝土异形柱框架和钢管混凝土异形柱框架,利用有限元分析软件对三者进行推覆分析,研究不同轴压比作用下异形柱框架承载能力、位移延性、刚度退化等方面的抗震性能特点。

研究表明:轴压比对三种异形柱框架弹性刚度影响较小,但对承载力和延性影响较大。

标签:异形柱;型钢混凝土;钢管混凝土;轴压比引言异形柱结构因其柱楞不凸出、得房率高等优点,备受开发商和消费者的青睐。

目前,对普通钢筋混凝土(RC)异形柱结构的研究已较为广泛[1-2],而对型钢混凝土(SRC)异形柱结构和钢管混凝土(CFST)异形柱结构的研究较多集中在构件层面。

本文对三种不同形式的异形柱框架的抗震性能进行推覆分析,研究三种框架在不同轴压比作用下抗震性能特点,为异形柱结构体系的理论分析提供参考。

1 模型设计本文框架模型选用两跨三层的异形柱中框架,其边柱为T形柱,中柱为十字形柱。

框架底层层高为1.6m,二、三两层层高均为1.2m,缩尺比例为1:2.5。

三种形式框架柱截面尺寸相同,肢高为300mm,肢厚为100mm,梁截面均采用钢筋混凝土梁,梁宽取100mm,与异形柱肢厚相等,梁高取280mm。

三种框架主要区别在于柱截面配钢(筋)形式不同,具体几何尺寸以及截面配钢(筋)形式如图1所示(单位:mm)。

在材料选择上,混凝土采用C35混凝土;钢筋为HRB335钢筋,柱中纵筋直径8mm,箍筋直径6mm,在柱端300mm范围内以及节点核心区进行加密,加密区间距40mm,非加密区间距80mm;框架梁主筋直径12mm,箍筋直径6mm,在梁端400mm范围内进行加密,加密区间距40mm,非加密区间距80mm;型钢选用Q235钢板焊接而成。

2 有限元模型的建立選用OpenSees有限元分析软件进行分析,建模时采用纤维单元定义构件截面,根据不同材料划分为不同纤维。

在单元选取上采用基于位移的梁柱单元(Displacement-Based Beam-Column)来模拟梁、柱构件。

轴压比对高强混凝土框架柱滞回特性的研究

轴压比对高强混凝土框架柱滞回特性的研究
Fi . Di n i n f p c me sa d a r n e n f e n o c me t g1 me so so e i n n ra g me to i fr e n s r
图 2 试 验 加 载 装 置 示 意 图
F g 2 S tu ft s i . e p o e t
收稿 日期 : 0 6 0— 8 2 0 — 9 0
作者简介:李瑞锋 (93 ) 男, 16 一 , 河南巩义人 , 高级讲师, 主要从事结构 程研 究
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20 0 7年 2月
李瑞锋等:轴压 比对 高强混凝土框架柱滞回特性 的研 究
表 1 试 件 尺 寸 及 配筋
曲线 , 出 了轴压 比是 决定 高强混 凝土试 件延 性和 耗 能的主 要 因素等 . 提
1 试验装置及试件
11 试件 设 计 . 本次共 进行 了 6根长 柱 的低 周 反复加 载试验 .柱 子 的尺 寸及 纵筋 配筋率 均相 同, 具体 尺 寸见 图 1 柱 为 ,
对称 配筋 ,每 侧 纵筋 配筋 率 为1 %.混凝 土 设计 强 度等 级 取 为c6 .试验的主要变化参数为轴压 比(/)) . 4 0 Ffh J
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第2 卷 第 1 5 期
2 0 年 2月 07




Vo .5 1 No 1 2 . F b 2 0 e. 0 7
H ENAN SCI ENCE
文 章 编 号 :0 4 3 1 (0 7 o 一 0 2 0 10 — 9 8 20 ) l0 9 — 3
变片位 置如 图 3所示 .
表 3 钢筋实测强度
T b3 Sels e gh a. te t n r t

轴压比对钢纤维高强混凝土框架节点抗震性能的影响

轴压比对钢纤维高强混凝土框架节点抗震性能的影响

V 14 S p 1) o.0 u (I
NO 土框 架节点抗震 性能 的影 响
张军 伟 高 丹盈 朱 海 堂
( 州 大 学 新 型 建 材 与 结 构研 究 中 心 , 州 4 00 ) 郑 郑 5 0 2
摘 要 :通过 3个钢筋钢 纤维混凝 土框 架边节 点 的低 周反 复加载试 验和 有 限元分析 , 讨 了柱端 轴 探
压 比对节点抗震性能 的影响. 结果表 明, 随柱 端 轴压 比的增加 , 对节 点核心 区混凝 土 的约束作 用 其 逐 渐增大 , 减缓 了抗剪承载力和 刚度 的退化 , 限制 了节 点核心 区剪切 变形 , 高 了节点核 心 区的抗 提 剪承载力 、 延性和耗 能能力. 有限元分析 中, 在 把钢纤维等效为微钢 筋 , 按钢 纤维体 积 率将 其均 匀分 布在 混凝 土单元 中, 与试验结果对 比验 证 了钢纤维与混凝土 组成整体 式模 型方法 的合理性.
t nd ge f h a n — s t c aai n i dt , i t teser g dfr t n o ejit i e reo er gr ia ecp c ya dr ii l s h h ai eo o s i esn t g y mi n ma o f h on i t
关键 词 :钢 纤维高 强混凝 土 ; 架边 节点 ; 震性 能 ; 框 抗 轴压 比 中图分类 号 : U3 5 4 T 7 . 文献标 识码 : A 文章编号 :10 — 5 5 2 1 ) 刊 ( ) 0 60 0 1 0 0 (00 增 1 - 6- i0 6
I fue e o xi lc m pr s i e r to on s im i ha i r o t e n l nc fa a o e sv a i e s c be v o fse l

轴压比对钢管混凝土边框组合剪力墙的影响

轴压比对钢管混凝土边框组合剪力墙的影响

轴压比对钢管混凝土边框组合剪力墙的影响于立彬;张延庆【摘要】介绍了钢管混凝土边框组合剪力墙是一种适用于高层及超高层建筑的新型组合剪力墙,轴压比是影响剪力墙受力性能的一个主要因素,设计了5个具有不同轴压比的试件,进行了有限元分析,研究表明随着轴压比的增大,钢管混凝土边框组合剪力墙的延性逐渐降低,屈服荷载也逐渐减小.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2010(036)017【总页数】3页(P53-55)【关键词】钢管混凝土;组合剪力墙;轴压比【作者】于立彬;张延庆【作者单位】北京工业大学建筑工程学院,北京,100124;北京工业大学建筑工程学院,北京,100124【正文语种】中文【中图分类】TU375剪力墙作为高层结构的抗侧力构件,它的抗震性能对高层建筑有重要的影响。

近来钢和混凝土组合剪力墙在高层建筑尤其是复杂高层建筑中的应用和研究越来越多。

如何提高和改善组合剪力墙的抗震性能已成为工程界十分关注和亟待解决的问题。

钢管混凝土边框组合剪力墙是一种新型组合剪力墙,即在钢管混凝土边框间浇筑钢筋混凝土剪力墙,钢管混凝土边框和钢筋混凝土剪力墙之间采用抗剪连接键可靠连接。

这种组合剪力墙结构具有轴向承载力高、延性好及混凝土墙体侧向刚度大、抗震性能好的优点。

在结构抗震设计中,轴压比是影响剪力墙抗震性能的主要因素。

因此,合理地确定轴压比是解决结构设计问题的前提。

1 轴压比对钢管混凝土边框组合剪力墙延性的影响1)预压应变的影响。

钢管混凝土边框组合剪力墙在受到轴向荷载N后,将产生一个压应变,在水平荷载作用下,受压一侧的压应变将继续增大,轴压比影响钢管混凝土边框组合剪力墙的延性,实质就是轴向荷载所产生的预压应变对截面延性的影响,轴压力越大,预压应变越大,使得截面的转角变小,从而降低钢管混凝土边框组合剪力墙的延性。

2)附加弯矩的影响。

钢管混凝土边框组合剪力墙受到水平荷载作用时,轴向力将产生附加弯矩,而降低延性。

当轴力为定值时,随着试件水平位移的不断增大,附加弯矩的影响越来越大,若截面抵抗弯矩一定,则水平承载力将会不断降低,而且随着位移的增大,由于受压混凝土的破坏程度不断加大和钢材的屈服,截面承受弯矩的能力也会不断降低,这些将导致水平承载力不断下降。

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表 2 轴压 比和施加的压力的对应关 系

U X
( AVG)
R Y = S S 0 D I=0 11 3 M X .0 1 S N: .o E O M - 4 4—4 " 一 S MX= 6 2 B .9 E 4
44 0 0 E- 4 一 1 0 - .3 E 05 .2 E -4 .6 E 0 4 8 , 一 3 7 - .7 E一 4 4 0 50 0
一 .
1 A S S模型 的计算 验证 NY
1 1 选择 实验轴 压 比 .
图 1 中轴压比下 方向有施工缝框架和无施工缝框架 内力云图
不同轴压 比下结构 所受应力大小 如表 3所示。由表 3分析可 对 框架 结构来说 , 架柱为 抗侧力 体系 , 受全 部地震 作用 知 , 框 承 在静力作用下施工缝对结构整体受力 的影响是 随轴压 比增 大 的水平 力 , 是结构抗 震的最 主要部位 , 应按 照规 范轴 压 比限值进 而 增 大 的 。 行设计 。《 建筑抗震 设计 规范 》 2 1 ) 6 3 6和 《 ( 00版 中 . . 混凝 土结 构设计规范》 2 1 (0 0版) 1. . 6都对柱 轴压 比规定 了限值 , 中 14 1 见


积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比值 , 反映柱的受』 J 玉晴况。 目前 , 对施 工缝 的研究 大多将 重点放 在改 进施 工技术 、 施 措
及 相关试验上 , 而利用有 限元 软件 建立带施工缝 的有限元模 型进 行相关模拟分析 并不 多。本 文为研 究不 同轴压 比下施 工缝 对结 构 的影 响 , 利用 A S S建立 带有施 工缝 和不 带施 工缝 的两 层两 NY 跨 的框架模 型 , 所选用的框架 尺寸材料性能及其 他有关参数 均来 自相关试验 。
框架结构是 目前最常见的建筑结构形式 , 施工 时通常按 结构 层划分施工层 , 并在各层 划分施 工段 分别浇 筑 , 每一施工 层先 浇 筑柱 , 待柱有一定 强度再 浇筑梁 板混凝 土 。这样 , 梁柱 节点 处 在 就形成施工 缝 。与 连续 浇筑 相 比 , 工缝 削 弱 了结构 的 整体 性 施 能 , 响结构的承载能力 。 影

S X
( VG) A
RS S 0 Y -
DMX=o l l 3 .0 1 S MN= 4 5 0 一_ E+ 7 0 S MX=3 8 - 7 .2 1 0 E +
框架结构的轴压 比指的是柱的轴压力设计 值与柱的全截面面

4 5 0 一2 2 0 7 - 9 6 8 65 8 0 E+ 7 .4 E+ - 3 1 o 7 3 5 .4 E+ 7 27 0 3 4 O 一 1 E 7 2 E+ 7 .61 D 2 9 16 9 .6 E 1 5 埘 .2 E+ 7 3 8 0


轴压比分类 低轴压 比 中轴压 比 高轴压 比
不 同 轴 压 比 下 施 工 缝 对 框 架 结 构 影 响 探 讨
陈葶葶

王振 波
(. 1 南京工业大学土木工程学院 , 江苏 南京 2 0 0 ; 2 南京金陵科技学院, 10 9 . 江苏 南京 2 16 ) 119
要 : 用 A S S软件对不同轴压比下 , 采 NY 对带有施工缝和不带施工缝 的两层两跨 的框 架进 行计算 分析 , 析结 果表明 : 分 轴压 比
第3 卷 第 1 8 3期
2 0 1 2 年 5月
山 西 建 筑
S HA NXI ARCHI : TECTURE
Vo . 8 No. 3 I3 1
Ma . 2 1 y 02
・45 ・
文章编号 :0 9 6 2 (0 2)3 04 — 2 10 — 8 5 2 1 1 ・0 5 0
.6 E 0 一 1 4 0 21+7 .5 E+ l — 7 2 5 4 9 7 7 4 84 2 8 0 .6 E加 7 15 - 27 O 0 E+ 7 一 1 E+ 7 . 01 0 5 4 32 3 .1 E 7 1 2 + .1 E卜 7 0 28 - 0
表 1 。



表 3 有施工缝框架与无施工缝框架在不同轴压 比下 方 向应力表
轴压 比 方 向应力最大值/× 0 P 1’ a 有施工缝 无施 工缝
O19 .9
038 .2
049 .5
有施 工缝框架结构 应力增加/ %
4. 96
5 . 05
5 . 10
0 13 .3
028 . 1
034 . o
为研究不同轴压 比对 带有施工 缝的框架结构 的影 响 , 本次研
N OD AL S L 1 0N 0 U 1 s P I 1 = SI= UB I E =I ME
究共设 置了高 、 低 三种 轴 压 比。本 模 型 中 , 架 柱 的面 积 为 中、 框 0 2m× . =1 . P , 了受力更合 理 , . 0 2m 4 3M a为 在柱顶施 加 面荷 载 。三组轴压 比和施 加的压力 的对应关 系如表 2所示 。

N ODA O UT ON LS L I S E = P 1 r Sr= LB l r M
a Y = s S0 D 4 =4 6 0 ^ X .9 E— 3 I S N 一2 1 - 7 M = 6 E卜 o S l . 1 E- 7 ; x_2 8 l V . o
越大 , 工缝对结构整体的影响越大。 施
关 键 词 : 工缝 , N Y , 压 比 施 A S S轴
中图分类号 :U 7 . T 354
文献标识码 : A
NO DAL S U 【 OL T ON S E 1 IP S / =I 【 B 1ME l 1 I =
0 引言
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