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    劲性钢管混凝土组合柱轴压性能试验研究

    发表时间:2019-10-26 信息来源:www.giaoxuphuoc.com 浏览次数:1682

     

    基金项目:由广东省自然科学基金(广东省自然科学基金),广东省高等教育厅“千百个项目”优秀人才资助项目,广州市科学基金资助建设委员会(9915)。

    教授,博士生导师,cvcaiscut。试件根据广州高层商业和住宅建筑的实际结构构件的1:3比例模型进行设计。总共设计了10个试件,其中5个是圆形和正方形。试件高度为1.914m,《 2015年核心》不断发展并应用到超高层建筑中。钢筋混凝土柱由于柱的横截面尺寸过大而限制了建筑功能的使用,并成为不合理和不经济的结构形式。为了适应超高层建筑的发展,钢结构和复合结构等结构形式已被广泛使用。本文研究的钢管混凝土组合柱是一种以高强度钢管混凝土为芯,高强度钢管混凝土为芯的新型柱构件。弥补了钢结构和钢管混凝土结构的耐火性和耐久性差的缺点,并充分利用钢的强度来节约钢材。在超高层或高层结构中,刚性钢管混凝土组合柱的侧向刚度要大于纯钢结构,并且可以显着减小侧向位移。与钢筋混凝土柱相比,刚性钢管混凝土组合柱不仅具有显着的强度和刚度,而且还大大提高了延性和良好的抗震性能。另外,芯钢管混凝土骨架本身构成了在施工和安装过程中具有一定强度和刚度的结构。浇筑混凝土时,可用作悬挂模具和滑动模具的骨架。它可以节省大量模板支持,并且可以承担部分建筑负荷1141。23测试。在现象分析测试中,发现圆柱形测试件和正方形测试件的损坏部分是不同的。方形外环对混凝土的约束较弱,只有外环角部分对混凝土具有约束,因此会在方柱的四个角处产生应力集中。为测试测得的相对载荷-位移曲线(相对载荷是载荷与极限载荷之比)。从图中可以看出,大多数试件具有良好的塑性发展阶段,承载能力也得到明显提高,显示出芯钢管对承载能力和变形U1的贡献。从图中还可以看出,曲线开始进入水平+ ibhshingLouse.Allngnts保留。该测试使用15MN大型长柱压力测试仪进行轴向单调加载。在试件的载荷-位移曲线出现在曲线部分之前,使用载荷控制模式,并以300 kN/min的速度控制载荷;然后将其更改为位移控制模式,并以0.5 mm/min的速度加载负载,直到测试件破裂。

    将千分表和应变仪放在试件上,以测量构件的位移以及钢管和钢筋的应变(测量点的布置如图所示,括号中的数字在图中指示BB部分的应变仪布置)。

    在测试过程中,使用PORTABLEDATALOGGERTDS-302数据采集仪器来测量千分表和应变仪数据。 12.试验现象与分析2.1圆柱形试件(YZ5)在加载初期处于线性状态,加上载荷,首先将钢管和纵向钢筋打碎,保护层的混凝土开始剥落,箍筋和钢管在横向上明显变大。当达到极限载荷的80%95%时,试件的载荷-位移曲线开始进入水平截面。此后,缓慢增加载荷,并迅速增加试件的位移,这是一个重要的加固过程。在大多数箍筋屈服后,试件达到极限承载力,然后载荷缓慢降低。试验结束时,大多数箍筋均达到屈服,破坏模式主要表明,试件中部的混凝土被压碎,保护层的混凝土被大面积剥离,并且纵向钢筋如图(a)所示,但试件的延展性良好。 123.方柱试样(FZ5)的测试现象在加载初期处于线性弹性状态。随着载荷的增加,首先,在柱头拐角外部的混凝土中产生纵向裂缝。情况:在试件的下部也出现了纵向裂纹。随着裂纹的发展,钢管和纵向钢筋逐渐屈服。当极限载荷约为90%时,试件的载荷-位移曲线开始出现在曲线段中。之后,缓慢增加载荷,试件的位移迅速增加,加固过程不明显。但是,水平截面较长,经过部分箍筋后,试样达到了极限承载力,然后荷载逐渐减小。标本的延展性良好。失效的主要原因是柱子和(b)中混凝土的开裂和严重剥落。在另一种情况下(FZ3,FZ4和FZ5标本),在柱头上出现裂纹后,裂纹迅速发展,而柱中间的裂纹发展缓慢或基本没有发展。钢管在纵向钢筋之前屈服。达到比例极限后,有明显的卸荷现象。之后,它进入一个相对稳定的流动成型阶段。当钢管破裂时,基本上不产生箍筋,延展性差。试件的失效主要是由于螺柱混凝土的压碎引起的,开裂严重且无法施加载荷((c))。原因是FZ5是第一个测试的方形列。立柱顶部的加载块的尺寸过小,这会导致应力集中在立柱头的加载头的角部,从而导致柱头的混凝土压力受损。 FZ3是安装过程中不均匀的砂浆,使色谱柱的顶部受力不均匀,柱头过早被压碎。 231.约束在组合柱中的钢管和高强度混凝土构成了钢管混凝试验牛。 rightSserved试件在载荷为“ 1”时具有相对明显的卸载过程,该过程是由于外部混凝土无法失去承载能力以及钢管和纵向钢筋屈服而导致的。对于箍比大的箍和方箍,箍对混凝土的约束作用较大,外层混凝土较晚退出工作,卸荷比较小。之后,钢管和纵向钢筋的应力保持不变,外层混凝土逐渐退出工作,而钢管中的核心高强度混凝土仍处于应力水平的上升段,因此载荷-位移曲线呈水平或略微上升的形状。在测试结束时,圆柱状试件和方形试件FZ1,FZ2的大部分箍筋屈服,这也显示了承压混凝土中箍筋的侧向变形,从而确保外部混凝土受箍约束保护层的混凝土开裂后继续进行。与芯钢管混凝土| 24一起工作。 3影响复合材料柱轴向压缩性能的因素3.1钢管(骨)钢含量率钢管(骨)钢含量是影响钢管(骨)混凝土构件力学性能的重要因素。对于钢管(骨)混凝土构件,钢管(骨)中的钢含量越高,组件的机械性能越好。在土壤中,其作用比普通钢更明显。试件YZ4,YZ5和YZ3是一组相同钢管(骨)钢含量分别为0.65%,1.26%和1.18%的其他试件。极限承载力分别为6096kN,6751kN和6954kN。由于钢筋的机械性能和混凝土强度,试样YZ3和YZ5之间的差异相对接近于实验结果。可见钢管(骨)中的钢含量对复合柱的影响很大。钢管(骨)中的钢含量越高,柱的承载能力就越大,并且3.2纵向钢筋的增强率也就越大。主要表现在:一方面,纵向钢筋承受部分载荷,另一方面,它也可以形成钢笼,用箍筋约束外部混凝土,但由于芯钢管柱的构造,纵向钢筋的影响不明显。试样YZ1,YZ2和YZ3的纵向增强比分别为0.72%1.08%和1.47%。其他参数相同,极限承载力分别为6597kN,6845kN和6954kN。 FZ1和FZ2的纵向增强比分别为0.85%。 1.15%的极限承载力分别为7 691kN和8052kN。试验结果表明,纵向钢筋的配筋率越高,柱的极限承载力就越大,但其结果是,没有显着的钢(骨)钢比126。3.3体积箍比混凝土是脆性的材料,强度越高,延展性越差。为了提高钢管混凝土构件的混凝土部分的脆性,有必要通过设置箍筋来限制外部混凝土,以使与钢骨的接合处不会过早剥落并影响钢管的承载能力。会员。尽管该测试未使用环比作为变量参数,但该测试中的负载水平很大,并加速了箍筋的应变发展。在试验结束时,具有良好延展性的试件的搅拌器大部分屈服,而承载能力或延展性较差。基本上没有产生试件箍筋。这表明箍筋对混凝土的横向膨胀有抑制作用,这确保了混凝土剥离后,混凝土的外部仍可与芯钢管混凝土一起使用。 3.4截面形状方形截面试件箍筋受约束较弱,仅对箍筋拐角处的混凝土有较大的约束作用,并且容易在该处产生应力集中。钢管外的混凝土受侧向约束的影响较小,强度也不大提高。这些直接影响其组件。整体承载能力和延展性。但是,圆柱体中没有应力集中点,并且箍约束大而均匀。从实验现象看,载荷达到屈服后,圆柱形试件基本上具有加固阶段,此后载荷开始减小并破坏柱中的截面。方柱屈服后卸载明显,进入相对稳定状态。在塑性变形的发展阶段(参见),圆柱试样的延展性明显优于方柱。 4.根据实验结果,研究了钢管混凝土柱的力学性能。分析表明,钢筋混凝土外柱被拉入箍筋。在这种情况下,即使一些保护层混凝土开始剥落,它仍然可以与芯钢管混凝土一起工作,这确保了构件在屈服后可以保持足够的强度和变形能力,并具有良好的机械性能。组合柱的钢管(骨)具有钢率,纵向增强比和环箍率,它们对组合柱的机械性能有重要影响。具有圆形横截面的组合柱具有比正方形横截面更好的机械性能。在实际应用中,应注意应选择合理的参数,并应尽可能使用圆形截面,以充分发挥组合柱的优势。

    本文对劲性钢管混凝土组合柱进行了初步的探讨,以期为工程应用及钢管(骨)混凝土理论的完善提供资料。关于该柱的其他研究结果将在后续文章中给予报告。

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