T型非對(duì)稱配鋼型鋼混凝土柱抗震性能試驗(yàn)研究

（天水大成實(shí)業(yè)有限公司,甘肅 天水 741020）

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本文對(duì)T型非對(duì)稱配鋼型鋼混凝土柱進(jìn)行了抗震性能試驗(yàn)研究，試驗(yàn)對(duì)象是6根T型配鋼的型鋼混凝土柱，試驗(yàn)參數(shù)有軸壓比和體積配箍率，剪跨比都為2.5。對(duì)滯回曲線、延性性能進(jìn)行了比較分析，試驗(yàn)表明，剪跨比為2.5的6根柱子的破壞形態(tài)主要為彎曲破壞；軸壓比與構(gòu)件延性成反比，軸壓比越大，延性越差，反之越好；體積配箍率大的構(gòu)件，延性越好，主要是因?yàn)楣拷顚?duì)混凝土具有約束作用，從而改善了構(gòu)件的延性。

T型非對(duì)稱配鋼；型鋼混凝土柱；抗震性能

1 引言

型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，作為鋼和混凝土組合結(jié)構(gòu)的一種主要形式，就是在混凝土之中配置一定的型鋼（軋制或焊接成型），并且配有一定的受力鋼筋及構(gòu)造鋼筋，以使這種組合結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度更高、剛度更大、延性更好，并且更有利施工速度的需要。型鋼混凝土結(jié)構(gòu)充分汲取了鋼和混凝土優(yōu)點(diǎn)，大大提升了這兩種材料原有的承載能力，這種結(jié)構(gòu)體系的抗震性能十分優(yōu)異，較普通鋼結(jié)構(gòu)而言，其在耐火性能和耐久性能兩個(gè)方面表現(xiàn)則較為突出，在經(jīng)濟(jì)效益方面也更加明顯。在實(shí)際工程中由于構(gòu)件的截面形式為變化的，單一的采用對(duì)稱配鋼型鋼混凝土結(jié)構(gòu)可能使結(jié)構(gòu)的性能發(fā)揮不到最優(yōu)，所以在有些部位，比如牛腿、墻轉(zhuǎn)角處等多采用非對(duì)稱配鋼，故根據(jù)截面配鋼形式的不同可以分為非對(duì)稱截面型鋼混凝土柱和對(duì)稱截面型鋼混凝土柱。關(guān)于對(duì)稱配鋼型鋼混凝土柱，目前國(guó)內(nèi)外的研究都比較多，并且形成了不少可參考的規(guī)范，然而對(duì)于非對(duì)稱配鋼型鋼混凝土柱，國(guó)內(nèi)外的研究都比較少，可事實(shí)非對(duì)稱配鋼的型鋼混凝土柱在實(shí)際工程中運(yùn)用也比較多，所以對(duì)非對(duì)稱配鋼的型鋼混凝土柱的研究是具有重要意義的。本文對(duì)T型配鋼型鋼混凝土柱在不同軸壓比與不同配箍率下的延性進(jìn)行了試驗(yàn)研究，得出了軸壓比、配箍率與延性的關(guān)系。研究成果將為非對(duì)稱配鋼型鋼混凝土柱的抗震性能的研究提供一些參考，從而促進(jìn)這種結(jié)構(gòu)的推廣與應(yīng)用。

2 試驗(yàn)概況

2.1 試件設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)總共設(shè)計(jì)了6根T型配鋼型鋼混凝土柱，主要考慮比較的參數(shù)為軸壓比和配箍率，柱子剪跨比均為2.5，含鋼率為5.19％，其余參數(shù)見下表1：

表1

試件截面及配筋構(gòu)造圖如下：

該試件所用混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40，試件用木模支模，人工澆筑成型，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為28天，試件澆筑的同時(shí)我們做了150mm×150mm×150mm的標(biāo)準(zhǔn)試塊，并且是在同條件下養(yǎng)護(hù)的，試塊測(cè)得材料性能結(jié)果如下表2所示：

表2 混凝土材料性能

2.2 試驗(yàn)設(shè)備

T型非對(duì)稱配鋼型鋼混凝土柱抗震性能試驗(yàn)采用擬靜力加載。柱頂軸向力由油壓千斤頂施加，由電液伺服作動(dòng)器施加水平低周往復(fù)荷載，試驗(yàn)反力系統(tǒng)為L(zhǎng)型反力墻，試驗(yàn)設(shè)備如下圖所示：

2.3 加載方案

懸臂梁式加載方案可以作為試驗(yàn)使用。試驗(yàn)開始時(shí)，軸向壓力由高精度靜態(tài)液壓伺服千斤頂施加，接著由電液伺服作動(dòng)器采用位移控制施加水平低周往復(fù)荷載。根據(jù)實(shí)時(shí)繪制的柱頂水平位移-荷載滯回曲線和鋼骨應(yīng)變情況判斷是否屈服。試件屈服前每級(jí)位移循環(huán)1次，分8級(jí)加載至屈服位移，屈服之后每級(jí)位移循環(huán)3次，直到荷載下降到極限荷載的85％或試件無(wú)法繼續(xù)承受軸力時(shí)，停止加載，然后結(jié)束試驗(yàn)。

2.4 量測(cè)內(nèi)容

量測(cè)內(nèi)容有柱頂荷載及位移以及混凝土應(yīng)變、鋼骨、鋼筋應(yīng)變。柱頂水平荷載通過與伺服作動(dòng)器連接的荷載-位移傳感器即時(shí)采集，水平位移由位移計(jì)測(cè)得，混凝土應(yīng)變采用附著式引申義量測(cè)，鋼骨與鋼筋應(yīng)變的量測(cè)采用應(yīng)變片和應(yīng)變花測(cè)試。測(cè)試位置如下圖1：

型鋼上應(yīng)變片

箍筋上應(yīng)變片

圖1 引伸儀及位移計(jì)貼放位置

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

下圖為所得到的6個(gè)試件的滯回曲線，滯回曲線是試驗(yàn)過程中得到的荷載-變形曲線，滯回曲線的形狀也是衡量構(gòu)件抗震性能的一個(gè)重要指標(biāo)[2]。從圖中可以看出，軸壓比大的構(gòu)件的滯回曲線的飽滿程度不及軸壓比小的構(gòu)件的飽滿程度，配箍率小的構(gòu)件的滯回曲線也不及配箍率大的構(gòu)件的滯回曲線。

T-1

T-2

T-3

T-4

T-5

T-6

3.1 體積配箍率與延性的關(guān)系

由試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析后的圖表可知，體積配箍率越大，則延性越好。體積配箍率的大小也影響著出現(xiàn)最大承載力時(shí)的位移，在試驗(yàn)時(shí)觀察發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)最大承載力時(shí)位移大的，其體積配箍率也較大。圖2為體積配箍率與延性系數(shù)的關(guān)系圖。

圖2 體積配箍率與延性系數(shù)關(guān)系圖

3.2 軸壓比與延性的關(guān)系

對(duì)于構(gòu)件的延性來(lái)說，軸壓比所產(chǎn)生的影響特別明顯，通過表3對(duì)比分析可以得出這樣的結(jié)論，就構(gòu)件的延性來(lái)說，軸壓比低的系數(shù)較軸壓比高的系數(shù)要大，因此可知說軸壓比小的構(gòu)件延性會(huì)更好。圖3為延性系數(shù)與軸壓比的關(guān)系圖，從圖上看出軸壓比越小其延性越好。

表3 軸壓比與延性系數(shù)對(duì)比表格

圖3 延性系數(shù)與軸壓比關(guān)系圖

4 結(jié)論

通過本試驗(yàn)可以看出軸壓比與體積配箍率對(duì)試件的延性有著顯著的影響。從試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)經(jīng)分析后可知，軸壓比越大，延性越差，反之，則越好，體積配箍率越大，延性越好 ，反之，則越差。延性對(duì)構(gòu)件的抗震性能的影響比較大，所以延性越好，構(gòu)件抗震性能也就越好。

[1]趙鴻鐵.鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)[M].北京：科學(xué)出版社，2001

[2]沈聚敏，周錫元.抗震工程學(xué)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 2000.

T型非對(duì)稱配鋼型鋼混凝土柱抗震性能試驗(yàn)研究

王彥斌

王彥斌，男，碩士研究生，從事結(jié)構(gòu)工程研究工作。