螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱受力机理及抗震性能研究.pdf

分类号密级UDC 编号博士学位论文螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱 受力机理及抗震性能研究学科专业 结构工程 螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱受力机理及抗震性能研究 摘要随着现代建筑不断向高耸和大跨方向发展，对结构柱承载能力和抗震 性能的要求日益提高。本文针对空腹式型钢混凝土柱因承载能力和抗震性 能不足，而在抗震要求更高的重载结构中的应用受到限制这一问题，结合 螺旋箍筋约束混凝土的优势，提出一种满足重载要求的新型结构柱：螺旋 筋约束增强空腹式型钢混凝土柱。该新型结构柱是将螺旋箍筋配置于空腹 式型钢混凝土柱的核心，即不影响梁柱节点的穿筋，又能与型钢骨架共同 工作，对核心混凝土形成复合约束，以提高其承载和抗震能力。通过对其 受力机理和抗震性能的系列研究，主要取得以下成果：(1)通过19组不同尺寸螺旋箍筋约束混凝土试件的轴压试验，分析了 各参数，尤其是试件尺寸对其强度、变形、应力-应变关系、裂缝发展和破 坏模式的影响；采用多因素效应的析因分析法，研究了螺旋箍筋约束混凝 土宏观力学性能的尺寸效应特征，结果表明螺旋箍筋约束混凝土存在尺寸 效应；最后，结合国内外约束混凝土的应力-应变模型，基于试验结果，探 讨了螺旋箍筋约束混凝土的强度和变形计算方法。(2)通过47个螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱试件、13个型钢混 凝土柱及复合螺旋箍筋混凝土柱对比试件的轴心受压静力加载试验，获取 了试件在轴压作用下的破坏过程和形态；通过对其荷载-变形曲线特性、截 面应变分布规律、以及损伤演化过程的分析，揭示了该新型柱的复合约束 轴压受力机理；分析了各变化参数对其极限承载力、轴压刚度和延性的影 响；并且，通过与空腹式型钢混凝土柱和复合螺旋箍筋混凝土柱的对比分 析，探讨了该新型柱承载力、刚度、延性及损伤等力学性能的改善效果。结果表明，相比空腹式型钢混凝土柱和复合螺旋箍筋混凝土柱，该新型柱 在轴压下的承载力、刚度和延性均有很大的提高，能够满足重载的要求。(3)通过28个螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱试件、9个型钢混 凝土柱及复合螺旋箍筋混凝土柱对比试件的偏心受压静力加载试验，观察 了压弯作用下试件的受力破坏过程及形态，获得了试件的荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线、刚度退化曲线和截面应变分布特征等；通过对非均匀受压 截面约束特性的分析，揭示了该新型柱的复合约束偏压受力机理；并分析 了各影响因素对其偏压承载力和抗弯刚度的影响；最后通过对比分析，探 讨了该新型柱偏压承载力和抗弯刚度的改善效果。结果表明，相比空腹式 型钢混凝土柱和复合螺旋箍筋混凝土柱，该新型柱在偏压下的承载能力和 抗弯刚度均有提高，其中对抗弯刚度的改善更为显著。(4)在对螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱受力机理和失效模式的 研究基础上，考虑了混凝土所受到的复合约束效应，提出两种轴心受压承 载力计算方法：基于各国组合结构规范的修正计算方法和基于Mander本构 的分区计算方法。此外，探讨了非均匀受压下约束混凝土的有效约束力，基于考虑了应变梯度修正的Mander本构，根据极限平衡理论和叠加原理,提出了螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱偏心受压承载力计算方法。采 用上述计算方法对试件承载力进行计算，计算结果与试验结果的吻合均较 好；对于轴压承载力，采用基于Mander本构的分区计算方法精度更高。(5)通过8个螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱、1个型钢混凝土柱 和1个复合螺旋箍筋混凝土柱的低周反复加载试验，观察了试件的损伤演 II化过程，揭示其在反复荷载作用下的破坏机理；分析了试件的滞回特性、强度、刚度、层间位移、延性和耗能能力等抗震性能，以及轴压比、配箍 率、配钢形式和截面形式等变化参数对其的影响。结果表明，相比空腹式 型钢混凝土柱和复合螺旋箍筋混凝土柱，该新型柱的滞回曲线更为饱满，承载力、延性和耗能均有提高；弹性层间位移角均值为1/245,弹塑性层间 位移角均值为1/40,延性系数介于4.176.06。(6)建立了螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱的非线性有限元分析 模型，采用Abaqus对单调水平荷载作用下该新型柱的受力性能进行了研究；通过试验验证了有限元模型的有效性，并进行了其受力性能关键设计参数 的细化拓展分析。(7)针对螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱的滞回曲线和骨架曲线 特征，建立了考虑型钢与螺旋箍筋复合约束作用的恢复力模型；在峰值点 荷载尸m、弹塑性刚度Kp、软化刚度Kd和卸载刚度Ku等模型特征参数的计 算中，量化了型钢与螺旋箍筋的约束效应。骨架曲线模型和恢复力模型与 试验实测结果吻合较好，并且能较好的反应不同轴压比和复合约束效应对 其滞回特性的影响。hiSTUDY ON MECHANISM AND SEISMIC BEHAVIOR OF SPIRAL-CONFINEDLATTICE STEEL REINFORCED CONCRETE CONLUMNABSTRACTWith the development of large-span and high-rise in modem buildings,the load carrying capacity and seismic performance of column are required to be increasingly improved.The application of lattice steel reinforced concrete(LSRC)column is limited due to the disadvantage of load carrying capacity and seismic capacity.Therefore,considering the superior features of spiral reinforced concrete,this study proposed a new column that can meet the requirement of heavy-load carrying capacity and named spiral-confined lattice steel reinforced concrete(SLSRC)column.It can improve the load carrying capacity and seismic performance by placing a spiral hoop inside the LSRC column to strengthen the confinement on concrete.The spiral hoop will not obstruct the longitudinal bar of beam across the column in the beam-column joints of SLSRC column.By studying the mechanism and seismic behavior of SLSRC column,the main works and outcomes are as follows:(1)19 spiral confined concrete specimens were tested under axial load.The strength,deformation,crack-development and failure mode of specimens were analyzed by means of parametric analysis.The factorial analysis method was used to investigate the size effect of axial compressive mechanical properties of confined concrete.The results indicated that,there is size effect in confined concrete.Base on the test results and existing constitutive model at home and abroad,the strength and deformation mode of spiral confined concrete were studied.(2)47 specimens of SLSRC column and 13 reference specimens of LSRC column and spiral stirrup concrete column were tested under static axial load.The failure mode of specimens was observed.The mechanism of combined confinement was investigated by the analysis of damage evaluation,load-deformation curve and section stress distribution of specimens.TheIVimprovement of load carrying capacity,stiffness and ductility,compare to LSRC column and the spiral stirrup concrete column,were analyzed by means of parameter analysis.Results showed that the load caiTying capacity,stiffness and ductility of SLSRC columns were improved significantly.SLSRC columns could meet the requirement of heavy-load carrying capacity.(3)28 specimens of SLSRC column and nine reference specimens of LSRC column and spiral stirrup concrete column were tested under static eccentric load.The failure mode of specimens was observed.The load-deflection curves,load-strain curves,stiffness degeneration curves and strain characteristic of cross-section were obtained.The mechanism of combined confinement of SLSRC column,which under eccentric load was investigated by the analysis of sectional confined characteristic under non-uniform compression.The eflects of different parameters on load carrying capacity,flexural stiffiiess were analyzed.Finally,by a comparison study,the improvement of load carrying capacity and flexural stiffness fbr SLSRC columns were analyzed.Results showed that the load carrying capacity and flexural stiffiiess of SLSRC columns were improved significantly compare to LSRC column and the spiral stirrup concrete columns.The improvement of flexural rigidity was more significantly.(4)Base on the study of mechanism and failure mode of SLSRC columns,two calculation methods of axial load carrying capacity of SLSRC column were proposed.One is a correction method base on different standards.The other is a partition calculation method base on a confined concrete model which was proposed by Mander.The confinement effect of confined concrete under non-unifbrmly compression was analyzed.Considering the effect of strain gradient,the confined concrete model by Mander was adjusted.Base on this adjusted model,the limit equilibrium theory and the superposition principle,a calculation method of load carrying capacity fbr SLSRC column under eccentric load were proposed.The calculation results of the proposed load carrying capacity methods were agreed well with the test results.In the case of axial load carrying capacity,the results of second method had higher precision.V(5)8 SLSRC columns,one LSRC column and one spiral stirrup concrete column were tested under low cycle load.The damage evolution processes of specimens were observed.The failure mechanism under cycle loads was obtained.The seismic performance such as hysteresis characteristics,strength,stiffness,inter-story displacement angle,ductility,and energy dissipation capacity were analyzed.The influence of the parameters including axial load ratio,stirrup ratio,form of steel and kinds of section were studied.Results showed that comparing with LSRC column and the spiral stirrup concrete column,the hysteresis curves of SLSRC columns are plumper,and the load carrying capacity,stiffiiess and energy dissipation capacity were improved significantly.The mean values of elastic inter-story displacement angle and elastoplastic inter-story displacement angle were 1/245 and 1/40 respectively.The ductility coefficient was between 4.17 and 6.06.(6)The nonlinear finite element analysis model of SLSRC columns was built to study its mechanical behavior under monotonic horizontal load by using the Abaqus software.The expanding analysis of key design parameters fbr the mechanical behavior of SLSRC columns was performed after the validity of the finite element model was verified by experiments.(7)Base on the characteristic of hysteresis curves and skeleton curves of SLSRC columns,the restoring model was built,in which the efleet of combined confinement was considered.In the calculation of the peak load,the elastoplastic stiffiiess,the softening stiffness,and the unloading stiffiiess,the magnitude of confining force was quantitatively calculated.The restoring model and skeleton curve model were agreed well with the test results,and reflected the effect of the axial load ratio and combined confinement.KEY WORDS:spiral-confined lattice steel reinforced concrete column;axial compression behavior;eccentric compression behavior;seismic behavior;experimental study;finite element analysis;load carrying capacity calculation;restoring force modelVI目录摘要.IABSTRACT.IV第一章绪论.11.1 研究背景和意义.11.2 相关研究现状和发展趋势.31.2.1 箍筋约束混凝土柱研究现状.31.2.2 空腹式SRC柱研究现状.71.2.3 复合约束混凝土柱研究现状.91.2.4 现存不足及发展趋势.121.3 本文的研究工作.121.3.1 技术路线.121.3.2 主要内容.131.3.3 主要创新点.15第二章螺旋箍筋约束混凝土力学性能及尺寸效应试验研究.162.1 概述.162.2 试验概况.162.2.1 试件设计.162.2.2 试验加载及测量.172.3 试验结果及分析.182.3.1 破坏形态.182.3.2 轴向应力-应变曲线.202.3.3 轴向应力-箍筋应变曲线.222.4 力学性能及影响因素分析.232.4.1 峰值应力.232.4.2 峰值应变.242.4.3 延性.252.5 尺寸效应分析.262.5.1 析因分析方法.262.5.2 试验结果析因分析.282.6 强度和变形计算.292.6.1 强度预测模型.292.6.2 变形预测模型.312.7 小结.32VII第三章螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱轴心受压试验研究.333.1 概述.333.2 试验概况.333.2.1 试件设计.333.2.2 测量内容及测点布置.373.2.3 试验装置及加载方案.383.3 试验结果及分析.383.3.1 破坏形态.383.3.2 荷载-变形曲线.403.3.3 荷载-应变曲线.423.3.4 截面应变分布.443.3.5 损伤过程分析.473.4 复合约束轴压受力机理.483.5 尺寸效应分析.513.6 力学性能指标及影响因素分析.513.6.1 混凝土强度的影响.533.6.2 螺旋箍筋间距的影响.543.6.3 螺旋箍筋直径的影响.553.6.4 配箍方式的影响.563.6.5 配钢率的影响.573.6.6 缀板宽度的影响.573.6.7 缀板间距的影响.583.6.8 纵筋配置方式的影响.593.6.9 间接配钢形式的影响.603.6.10 径长比的影响.613.6.11 长细比的影响.623.6.12 截面类型的影响.633.7 小结.64第四章螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱偏心受压试验研究.664.1 概述.664.2 试验概况.664.2.1 试件设计.664.2.2 测量内容及测点布置.684.2.3 试验装置及加载方案.694.3 试验结果及分析.694.3.1 破坏形态.694.3.2 荷载-挠度曲线.744.3.3 侧向挠度分布.76VIII4.3.4 荷载-应变曲线.774.3.5 截面应变分布.794.3.6 抗弯刚度及刚度退化.814.4 复合约束偏压受力机理.834.5 力学性能指标及影响因素分析.854.5.1 螺旋箍筋间距的影响.864.5.2 偏心距的影响.874.5.3 径长比的影响.874.5.4 长细比的影响.884.5.5 配钢率的影响.884.5.6 纵筋配筋率的影响.894.5.7 缀板间距的影响.904.5.8 截面类型的影响.904.6 小结.91第五章螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱正截面承载力计算.935.1 概述.935.2 型钢混凝土柱正截面承载力计算理论.935.3 箍筋约束混凝土柱正截面承载力计算理论.955.4 轴压承载力计算.965.4.1 基于规范的修正计算方法.965.4.2 基于Mander本构的计算方法.1015.5 偏压承载力计算.1065.5.1 非均匀受压下约束混凝土的有效约束力.1065.5.2 考虑应变梯度的偏压承载力计算方法.1105.6 小结.118第六章螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱抗震性能试验研究.1196.1 概述.1196.2 试验概况.1196.2.1 试件设计.1196.2.2 试件制作.1216.23测 量内容及测点布置.1226.2.4 试验加载装置及方案.1236.3 试验结果与分析.1246.3.1 试件破坏过程.1246.3.2 试件破坏形态.1276.3.3 滞回曲线.1286.3.4 骨架曲线.130IX6.3.5 特征点荷载及位移.1336.3.6 层间位移角及延性系数.1356.3.7 耗能能力.1376.3.8 强度衰减.1396.3.9 刚度退化.1416.6 小结.143第七章螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱受力性能有限元分析.1447.1 概述.1447.2 有限元模型的建立.1447.2.1 材料本构模型.1447.2.2 单元类型和网格划分.1477.2.3 相互作用的定义.1487.2.4 荷载与边界条件.1487.2.5 非线性求解方法.1487.3 有限元计算结果验证.1487.4 参数扩展分析.1517.4.1 螺旋箍筋间距.1517.4.2 轴压比.1547.4.3 混凝土强度.1567.5 小结.159第八章螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱恢复力模型研究.1608.1 概述.1608.2 混凝土构件恢复力模型研究简述.1608.2.1 恢复力模型的研究进展.1608.2.2 恢复力模型的主要特征.1618.3 螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱骨架曲线模型.1638.3.1 骨架曲线模型的简化.1638.3.2 骨架曲线模型的特征参数.1648.3.3 试验验证.1698.4 螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱恢复力模型.1718.4.1 滞回规则的确定.1718.4.2 卸载刚度.1728.4.3 试验验证.1728.5 小结.174第九章 结论与展望.1759.1 结论.1759.2 设计建议.176x9.2.1 截面选择.1769.2.2 螺箍箍筋体积配箍率和钢筋间距.1779.2.3 径长比.1779.2.4 正截面承载力计算.1779.3 展望.177参考文献.179致 谢.196攻读学位期间科研成果、获奖情况及参与科研项目.197XI广西大学博士学位论文螺旋筋约束增强空腹式型钢混疑土柱受力机理性施研究第一章绪论1.1研究背景和意义随着社会对建筑功能要求的日益提高，现代结构不断向高耸和大跨方向发展，推动 着新型结构形式的研究以及在现代土木工程中的应用。在混凝土结构中，为了满足以上 发展需求，采用型钢混凝土组合结构（SRC）和约束混凝土结构是行之有效的手段。SRC柱以其优越的承载能力、抗火性能、抗震性能以及施工快捷等优势，被广泛应 用于我国高层建筑和大跨桥梁中，如北京国际贸易中心采用外部型钢混凝土框筒，内部 型钢混凝土巨型柱，上海环球金融中心和金茂大厦为型钢混凝土组合柱，深圳彩虹大桥、兰州雁盐黄河大桥等也均采用型钢混凝土组合柱作为桥墩久SRC柱根据配钢形式可分为实腹式和空腹式两类，空腹式SRC柱是在混凝土柱中 配置纵向角钢或槽钢，通过横向缀条或箍筋焊接形成空间钢骨架，对骨架内的核心混凝 土形成约束，并与其共同承担外荷载。相比实腹式SRC柱，空腹式SRC柱的型钢沿 截面四周分布，从而增大了其对抵抗弯矩的贡献，具有更好的抗弯性能叵刀。在梁柱节点 部位，梁钢筋便于从空腹式SRC柱型钢间的空间穿过，没有实腹式SRC柱节点中由于 连续型钢的阻挡而造成的交叉穿筋和施工困难等问题（图1-1）。然而，多为矩形截面的 空腹式SRC柱中约束混凝土存在“拱效应”冏，即角部约束好，而四边约束差（如图 l-2a所示），使其约束效果大打折扣此外，1995年日本兵库县地震灾后调查显示空 腹式SRC结构较实腹式SRC结构破坏更为严重期；试验研究也表明，由于配钢率较低 以及对核心混凝土约束不足，空腹式SRC柱的抗震性能要劣于实腹式SRC柱%，山叫因 此，极大的影响其在承受荷载更大，抗震要求更高的结构中进行应用。图1-1实腹式SRC柱节点Fig,1-1 Joints of solid web SRC column另一方面，约束混凝土结构通过对混凝土施加横向约束，限制竖向荷载作用下混凝 土的横向膨胀，从而提高其抗压承载力、变形能力和抗震性能。约束混凝土结构主要包 括箍筋约束混凝土、钢管混褫土口32。】以及FRP等复合材料约束混凝土-28,其中采用 横向箍筋约束混凝土作为传统手段，具有技术成熟、施工便捷等优势。配普通箍筋的约广西大学博士学位论文螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱受力机理及抗震性施研究束混凝土构件其箍筋端部弯钩在构件后期变形时易出现松动、拉直，从而削弱甚至丧失 对核心混凝土的约束能力12叫圆形的螺旋箍筋作为连续横向钢筋，能避免普通箍筋弯钩 松动拉直等缺点，节省设置弯钩的用钢量；且不存在“拱效应”，能对核心混凝土提供 更强的约束作用，进一步提高构件的抗震性能MM。但是，圆形截面的螺旋箍筋约束混 凝土柱的梁柱节点施工较为复杂，并且由于建筑布置需要，柱子截面多为正方形或矩形 截面，这就使得该结构柱由于截面形式在工程应用中受到限制。非约束有效约束II 勿乐IL 非约束复合约束无效约束(a)空腹式SRC柱(b)螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱图1-2空腹式SRC柱约束效应和螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱复合约束效应Fig.1-2 Confining effect of SRC column and complex confining effect of SLSRC column图1-3螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱示意图Fig.1-3 Illustration of SLSRC column近年来，国民经济与综合实力的增长，促使我国的最大建筑高度和结构跨度不断被 刷新，高层和大跨造成的结构自重的增大导致对结构柱的承载要求越来越高。同时，我 国是一个地震频发的国家，许多地区处于高烈度或强震区13234。在柱截面尺寸的条件限 制下，重载与抗震的矛盾日益尖锐，成为限制结构发展而亟待解决的问题。因此，能满 足承受荷载大、抗震要求高，应用于高层和大跨结构中的新型结构柱的开发和研究具有 重要意义。2广西大学博士学位论文螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱受力机理及抗震性矩研究鉴于上述原因，本文为改善空腹式SRC柱的不足，结合螺旋箍筋约束混凝土柱的 优势，提出一种螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土(Spiral-Confined Lattice Steel Reinfored Concrete,简称SLSRC)柱，如图1-3所示。将螺旋箍筋配置于矩形空腹式 SRC柱核心，即不影响梁柱节点的穿筋，又能与型钢骨架共同作用，对核心混凝土形成 复合约束，减小“拱效应”对约束作用削弱的影响(图l-2b)。研究该新型柱的承载和抗 震受力机理及失效性态，提出针对该新型柱的设计计算方法。以期为抗震性能要求更高、承受荷载更大的重载柱的研究提供新的思路。1.2相关研究现状和发展趋势1.2.1 箍筋约束混凝土柱研究现状约束混凝土根据约束材料和形式的不同，主要有箍筋约束混凝土、钢管约束混凝土 和FRP约束混凝土等，他们都是通过横向的约束作用，使得核心混凝土在受压时处于三 向受力状态，从而提高轴向抗压承载力，改善变形性能。但是，除了材料性能的不同外，钢管和FRP约束混凝土一般为连续约束，而箍筋约束混凝土因箍筋间距的存在为非连续 约束，这就导致他们之间的破坏机理和力学性能存在差异。(1)箍筋约束混凝土力学性能和本构关系从上世纪初起，国内外学者便开始了对箍筋约束混凝土的研究，从不同的体积配箍 率、箍筋间距、箍筋强度、配箍形式和尺寸效应等不同角度研究了箍筋约束混凝土破坏 形态、失效机理、峰值应力、极限应变和应力-应变本够关系等力学性能。并且，基于 弹塑性理论、塑性理论及损伤力学理论等提出了很多本够模型，不断推动着约束混凝土 的理论发展和工程应用。其中具有代表意义的有：1928年，Richart等网对圆形箍筋约束混凝土轴心受压的失效机理进行了研究，并 分析了其强度和变形，结果表明：圆形箍筋约束下混凝土的极限强度和极限变形均得到 较大提高。1955年，Chan等同通过对箍筋约束钢筋混凝土柱的试验研究，提出了只考虑上升 段的箍筋约束混凝土三折线本够关系模型，并且认为：箍筋的约束作用主要提高混凝土 的极限应变，对混凝土极限强度的提高不大。1971年，Kent和ParkRl研究认为箍筋约束对混凝土的极限强度、峰值应变和延性 均有提高，并且其应力-应变关系与箍筋体积配箍率、混凝土强度和箍筋间距有关，并 且根据试验数据回归分析提出考虑下降段的约束混凝土本够模型，该模型上升段为抛物 曲线，下降段为二折线，并且下降段曲线考虑了体积配箍率、混凝土强度和箍筋间距的 影响。Scott由通过试验研究，讨论了偏心荷载、应变率、横向钢筋和纵向钢筋含量的影响，在Kent-Park模型的基础上，引入了关于应变率的影响系数。青山博之阳以不同形式的箍筋约束圆形、方形混凝土的轴压试验为基础，提出了单 3广西大学博士学位论文螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱受力机理及抗震性能研究一式子表达的约束混凝土本够模型。Soliman等1啊、Noman等M、Iyengar等阳、Sheikh等网和Mander等物等学者先后 对矩形箍筋约束混凝土的应力-应变关系进行了研究，结果表明：相比圆形箍筋，矩形 箍筋的约束也能提高混凝土的峰值应力、峰值应变和下降段延性，但是对峰值应力的提 高程度远小于峰值应变和延性。其中，Soliman等在研究中综合考虑了配箍率、箍筋间 距和约束混凝土面积率等因素的影响，并提出含下降段的三折线本够模型；Iyengar等 为了量化的描述矩形箍筋对混凝土的约束性能，提出“套箍指标”的概念，并且认为矩形 箍筋约束混凝土极限应力和应变的提高随着套箍指标的增大而增大，并且呈线性关系；Sheikh等发现了矩形箍筋约束混凝土中的约束“拱效应”，认为矩形截面在约束条件下 仅有部分区域处于有效约束状态，提出了“有效约束区”的概念，并且“有效约束区”取决于箍筋间距、箍筋分布和外形形状等因素。后来，Mander等等对“有效约束区”进 行了改进，在本够模型中考虑了反复荷载和应变率的影响。Ahmad等的和Martinez等网等综合研究了包括矩形、圆形、多边形等不同截面形 状箍筋约束混凝土的力学性能，讨论了混凝土强度、箍筋强度、箍筋间距对其的影响。结果表明：当箍筋间距大于1.25倍核心区直径时，约束效果可忽略；箍筋约束混凝土的 峰值应力和峰值应变随着混凝土强度的提高，其由约束引起的增大效果减小，约束高强 混凝土在达到屈服强度时，箍筋尚未达到屈服强度；箍筋屈服强度的提高对约束混凝土 抗压强度的增大效果不明显。Sheikh等网和Abdel-Halim等口刃等以截面尺寸、配箍形式、配箍率、箍筋间距、箍 筋强度、纵筋分布为变化参数，对矩形截面的复合箍筋约束混凝土柱进行了研究，结果 表明：相对于单箍矩形截面约束混凝土，复合箍筋能扩大有效约束区，起到更好的约束 作用，使得约束混凝土的强度、变形和延性都得到很大的提高，并且随着体积配箍率的 增大而增大，呈线性关系。国内学者林大炎等例于1980年通过试验研究了方形箍筋约束下混凝土的应力-应变 关系，认为矩形箍筋对约束混凝土的强度影响较小，对延性的改善很大，并且提出了约 束混凝土的全曲线方程。张秀琴等的进行了箍筋约束混凝土在反复荷载作用下的应力-应变全曲线试验研究,结果表明：箍筋约束混凝土有利于结构的延性，但强度增加较少，弹性模量基本不变；并且提出了基于试验结果的约束混凝土本够关系模型。王怀亮等阿结合内时理论和损伤理论，考虑混凝土的弹塑性和损伤的耦合，提出了 约束混凝土的内时损伤本够模型。蔡绍怀对螺旋箍筋、预应力螺旋钢丝和横向方格网等套箍混凝土的强度计算方法 进行了研究，提出了包括箍筋约束混凝土在内的套箍混凝土强度计算公式。聂建国等通过弹性力学解析解和有限元分析，对箍筋约束混凝土的有效约束半径 进行了研究，得到径向约束应力沿径向的衰减分布形式，认为内外径比不超过3的区域 为箍筋约束混凝土的有效约束半径。4广西大学博士学位论文螺旋筋约束增强空腹式型钢混凝土柱受力机理及抗震性熊研究众所周知，混凝土材料为非均质材料，其具有明显的尺寸效应，随着材料学科对于 非均质材料尺度问题的研究进展，箍筋约束混凝土的尺寸效应问题也越来越受到业界的 关注。Bazant等囹、Brocca等凶、Sener等囱、Nemecek等【%】、车轶等卬、宋佳等网 等学者对箍筋约束混凝土柱的尺寸效应进行了研究，结果表明：尺寸对箍筋约束混凝土 的极限强度和变形性能影响较小，对峰值应变影响较大，峰值应变随着尺寸的增大而减 小；随着柱长细比的增大，局部损伤增加，箍筋约束混凝土柱的尺寸效应逐渐