全再生骨料混凝土高剪力墙的振动台试验.pdf
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1、第 2 9卷 第 l期 2 O 1 2年 3月 建筑科 学与工程 学报 J o u r n a l o f Ar c h i t e c t u r e a n d C i v i l E n g i n e e r i n g VoL 2 9 M a r NO 1 2 O 1 2 文章编 号: 1 6 7 3 2 0 4 9 ( 2 0 1 2 ) 0 1 0 0 2 1 O 6 0 全再生骨料混凝土高剪力墙的振动台试验 张建伟 , 池彦 忠 , 曹万林 , 董 宏英 ( 北京工业大学贼市与工程安全减灾教育部重点实验 室 , 北京 1 O 0 1 2 4 ) 摘要 : 为 了解 全再 生 骨
2、料 混凝 土 高剪力墙 的抗 震 能力 , 并与 普通 混凝 土 高剪 力墙 的 抗震 能力进 行 比 较, 进行 了 2个高剪力墙模型的振动台试验研 究。2个试验模型 中, 1个为普 :通混凝土高剪力墙, 1 个为 粗 骨料 、 细骨料 均 为再 生骨料 的混凝 土 高剪 力墙 。通过 对 实测数 据 的对 比分析 , 研 究 了全 再 生 骨料 混凝 土 高剪 力墙在 弹性 和 开裂后 弹 塑性 阶段 的动 力特 性 、 动 力 响应 及 其 最终 破 坏 形 态 。结果 表 明 : 全 再 生骨料 混凝 土 高剪 力墙 的抗震 能 力低 于普通 混凝 土 高剪 力墙 的抗震 能 力 ,
3、建议 实际工程 中采 用抗 震性 能相 对较 好 的再 生粗 骨料混 凝 土剪 力墙 。 关 键 词 : 全 再 生骨料 混凝 土 ; 高剪 力墙 ; 抗震 能 力 ; 振 动 台试验 ; 自振 频 率 ; 时程 中图分 类号 : TU3 7 5 文献标 志码 : A S ha ki n g Ta b l e Te s t o n Re c y c l e d Ag g r e g a t e Co n c r e t e H i g h l i s e S he a r W a l l s Z HANG J i a n we i ,CHI Ya n z h o n g,CAO W a n l
4、 i n,I ) ONG Ho n g y i n g ( Ke y I a bo r a t o r y of Ur 3 a n Se c ur i t y a nd Di s a s t e r En gi ne e r i n gM i ni s t r y o f Edu c a t i on B e i j i n g Un i v e r s i t y o f Te c h n o l o g y B e i j i n g 1 0 0 1 2 4,Ch i n a ) Ab s t r a c t :I n or de r t O a s c e r t a i n t he
5、s e i s mi c p e r f o r m a nc e of t he r e c y c l e d a gg i e g a t e c o nc r e t e hi gh r i s e s he a r wa l l s a nd c o m p a r e wi l h t he n o r ma l c o nc r e t e h i g h r i s e s he a r wa l l s ,t he s t ud y of s ha ki ng t a b l e t e s t s o n t wo mod e l s o f hi g h r i s e
6、s h e a r wa l l s we r e c a r r i e d o ut One o f t he mo de l s wa s ma d e by n o r m a l c o n c r e t e , a nd t he ot h e r o ne wa s m a d e b y r e c yc l e d c o a r s e a gg r e g a t e,f i n e a g g r e ga t e c on c r e t e The d yn a mi c c ha r a c t e r i s t i c s a t e l a s t i c
7、 a nd e l a s t o pl a s t i c s t a ge a f t e r c r a c k i ng, t he d yn a mi c r e s p o ns e a n d i t s f i na l f a i l u r e mod e we r e s t ud i e d by a n a l y z i n g a nd c o mpa r i n g t he r e s ul t s f r o m t h e t e s t s The r e s u l t s s ho w t h a t t h e s e i s m i c p e
8、r f o r ma nc e o f r e c y c l e d a g g r e ga t e c on c r e t e hi gh r i s e s he a r wa l l s i s wor s e t ha n t ha t o f t he no r m a l c o nc r e t e hi gh r i s e s he a r wa l l s I t i s s ug ge s t e d t h a t r e c yc l e d c o a r s e a g gr e g a t e c on c r e t e s h e a r wa l l
9、 s wi t h b e t t e r s e i s mi c p e r f o r ma nc e c a n b e a pp l i e d i n p r ac t i c a l e ng i ne e r i n g Ke y wo r d s:r e c y c l e d a gg r e ga t e c on c r e t e;h i gh r i s e s h e a r wa l l ;s e i s mi c pe r f or ma nc e;s h a ki n g t a bl e t e s t ;s e l f vi br a t i o n f
10、 r e que nc y;t i me h i s t or y 引 目 随着城 市化 进程 的加 快 , 2 0 1 0年 中 国的 混凝 土 产量已超过 1 0 。 m。 , 消耗 了大量的砂石等原生资源 ; 同时 , 由于城 市建 筑 的更新 、 改 造 等原 因 , 大 量 的混 凝土 被拆 除 , 形 成 了数 量 惊 人 的 废 弃 混凝 土 建 筑 垃 圾 , 其 数量 已 达 到 城 市 垃 圾 的 3 O 4 0 。怎 样处理和利用废弃混凝土建筑垃圾成为关系到环境 收稿 日期 : 2 0 1 l 一 1 2 0 5 基金项 目: “ 十一五” 国家科技支撑计划项 目( 2
11、( ) ( ) 8 B AJ () 8 B 1 4 ) ; 北京市 自然科学 基金项 目( 8 1 0 2 0 1 0 ) ; 北京市高校中青年骨干人才培养计划项 目( P HR2 0 1 1 0 8 0 0 9 ) 作者简介 : 张建伟( 1 9 7 1) , 男, 河北丰润人 , 副教授 , 工学博士 , 博士后 , E ma i l : z h a n g j wb j u t e d u c n 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 2 建筑科 学与 工程 学报 2 0 1 2年 保 护和社 会 可持续 发 展 的重大 问题 。在 土木 工程 新 建
12、结构 物 中应用 再 生混 凝 土 , 不但 可 以节 约 砂 石 等 原 生 资源 , 而且 也是 解 决 废 弃 混凝 土 建筑 垃 圾 问题 的 主要途 径 。所 谓再 生混 凝土 即指 将废 弃混 凝土 经 过 清洗 、 破碎 、 分 级后 并按 一定 比例 相互 配合 后得 到 的再 生 骨 料 作 为 部 分 或 者 全 部 骨 料 配 置 的 混 凝 土 【 。 。近年 来 , 对 再 生 混 凝 土 材料 力 学 性 能 的研 究 已取得 一定 的成 果 , 同时 对再 生混 凝 土构件 及 结 构 的抗 震性 能研 究也 取 得 了一定 成 果 【; 。 。但 对 再 生 骨
13、料 混凝 土构 件 及 结 构 的 动力 特 性 研 究 尚少 , 为 了解再生混凝土高剪 , J 墙的动力特性 , 本文中笔者 进 行 了 1 个 全 再生 骨料 混凝 土高 剪 力墙和 1个普通 混 凝 土高剪 力墙 的模 拟 地震振 动 台试 验研 究 。 l 试 验 设 计 1 1 模 型设 计 与试验 装 置 该 试验 共设 计 2个 模 型 , 缩 尺 比例 均 为 l: 3 , 高 宽 比均 为 2 3 , 其 中普通 混 凝 土剪 力 墙 1 个 , 编号 为 S W , 全 再 生 骨 料 ( 粗 骨 料 、 细 骨 料 取 代 率 均 为 1 0 0 ) 的混凝 土剪 力墙
14、 1 个 , 编 号为 Q GS W ; 为 _便 于 对 比, 2个试件 的配 筋 、 几何 尺 寸相 同 , 试 件 的配 筋 情 况见 图 1 。试 件 的混 凝 土强 度设 计 等级 均 为 C 3 O , 由细 石混凝 土 浇筑 , 即粗 骨料 的最 大粒 径 为 l O mi t t 。 冉 生 骨料 由北 京元 泰达 环 保 建 材 有 限 公 司加 工 , 其 废 弃 混凝 土来 源 于北京 西单 某钢 筋 混凝 土框 架结构 商 场拆 除 工程 , 废 弃 混凝 土 的原 结 构 强 度 设计 等级 为 C 2 O 。混凝土 配合 比及 力学性能 : 对 于模型 S W ,
15、水泥 、 天 然 砂 、 天 然 石 子 、 水 的 配 合 比为 1:1 2 5: 2 5: o 5 , 混凝 土立方 体抗 压强度 为 3 5 5 MP a ; 对 于模 型 QG S W , 水 泥 、 再 生 细 骨 料 、 再 生 粗 骨 料 、 水 的配 合 比为 l: 1 2 5: 2 5: 0 5 5 , 混凝 土立 方 体抗 压强 度 为 3 1 2 MP a 。试 件 的几 何 相似 关 系 见表 1 。 由图 l 可 见 , 在 墙 板 两 端 设 置 暗 柱 , 暗 柱 纵 筋 采 用 HP B 2 3 5级 直径 8 mm 的钢 筋 , 在 墙 板 内 的水 平 和
16、竖 向分布 钢筋 均 采 用 直 径 4 mm 的 8 镀 锌铁 丝 , 2 种 钢 筋 的力学 性 能 见表 2 。试验 在 北 京 工业 大 学 工 程 结构 试 验 中心进 行 , 试验 装置 如 图 2 所 示 , 其上 部 荷 重槽 与模 型 通过 螺 栓 固定 , 试 验 过 程 中无 相 对 位 移 。荷重 槽 与 4根 支 杆 采 用 滑动 螺 栓 连接 , 在 地 震 作用 方 向无约 束 , 仅 提 供 平 面外 的支 撑 作 用 。模 型 的设 计轴 压 比为 0 1 I2 上部 荷 重槽 及 配 重 的 总质 量 为 7 t 。 1 2 试 验 过程 与测试 内容 试验
17、 选 用 E 1 C e n t r o N S地 震波 ( 方 向 ) 激 振 。 1 l 1 f I J : 60 一 5 O l j l l 1 0 0 0 IB I 兰 Q 鱼 Q I Q 2 噩 A A截面 B B截 面 图 1模 型配筋( 单位 : m m) F i g 1 Re i n f o r c e me n t s o f Mo d e l s( Un i t :mm) 表 l 模 型 与 原 型 相 似 系数 Ta b1 Si m i l i t u d e Co e f f i c i e nt s o f M o de l s a nd Pr ot yp e s 参
18、数 相似 比 参数 相似 比 应变 1 加速度 n 1 应 力 d 1 时 间 , ( 1 3 ) 线位移 一 】 3 质昔 】 9 表 2钢 筋 力 学性 能 Tab 2 M e c ha ni c a l Pr op e r t i e s o f S t e e l Ba r 直径 mm 屈服强度 MP a 极限强度 MP a 弹性模 量 0 MP a 4 3l242 351 6 8 1 7 ) 8 33 8 2 0 49 2 8 8 1 9 8 图 2试 验 装 置 Fi g 2 Te s t S e t - u p 由时 间 相 似 关 系 町得 , 振 动 台 E l C e n
19、t r o波输 入 的 持 续 时 间 为 3 0 5 8 1 s , 时 问 问隔 为 0 0 1 1 5 4 s 。 试 验过 程 中实 际输 入 的地 震 波 强 度 见表 3 , 表 3中 的 数据 以 试验 过 程 中 台面上加 速度 计 的实 测值 为准 。 墙体 的质 量约 为 0 1 3 t , 而 其 卜部 倚 重 的质 量 为 7 t , 墙体 质 量 约 占全部 质 量 的1 8 2 , 凶 此 口 J I 近 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1期 张建伟 , 等 : 全 再 生骨料 混凝 土 高剪 力墙 的 眼动 台试 验 表 3 台
20、 面 实 际 输 入 过 程 Ta b 3 Re a l I npu t Pr o c e du r e s o t Tab l e 台面输入加速度峰值 序号 地震烈度 模型 S W 模 型 QGS W 1 7度基本烈度 0 1 1 3 g 0 1 0 I g 2 7度罕遇烈度 0 1 7 4 g 0 1 6 7 g 3 0 1 9 3 g 0 2 02 g 4 8度罕遇烈度 0 2 8 3 g 0 2 5 4 g 5 0 3 9 3 g 0 4 2 2 g 6 9度罕遇烈度 0 4 7 6 g 0 4 9 4 g 7 0 5 7 9 g 0 5 6 7 g 8 0 6 9 1 g 0 6 8
21、 1 g 9 0 8 0 5g 0 8 0 5g 1O 09 44g 088 4g l 1 1 0 6 6g 0 9 6 7g 1 2 1 1 4l g 1 07 7 g 1 3 1 2 3 3 g 1 1 8 8g 14 1 3 00g 1 5 1 4 2 0 g 注 : g 为重 力 加 速 度 。 似将 模 型看 作单 质点 体 系 。试 验 过程 中每 一次震 动 完成 后 , 均采 用 白噪 声 激 振 的 方 法 测试 模 型 的 自振 频率 。除 自振 频 率外 , 试 验 中主要 的测 试 内容 还 包 括 : 墙 体两 侧 暗柱 根部 的钢 筋 应变 , 模 型顶 点质心 和
22、 台 面的加 速度 时 程反 应 , 模 型 顶点 质 心 的位 移 时 程 反应 。 2 试验 结果分析 2 1 自振频 率 在试 验过 程 中 , 测 得 的各 阶段 自振 频 率 厂见 表 4 。从 表 4可 见 : 2个 模 型 的 初 始 自振 频 率 基 本 相 同 , 在 试件 初裂 后 , 其 自振 频 率 均 开 始 下 降 , 但 全 再 生骨料 昆凝土高剪力墙 QGS W 的 自振频率下降较 快 ; 另 外 , 在初 裂 以后 二 者 达 到 相 同 的 自振 频 率 时 , 模 型 QGS W 的 台面 输 入加 速 度 峰 值 较 模 型 S W 小 0 2 g左 右
23、 。 表 4 自振 频 率 测 试 结 果 Ta b 4 Te s t i ng Re s ul t s o f S e l f - vi br a t i o n Fr e q ue nc i e s 模 型 S W 模 型 GS w 试验阶段 Hz 试验阶段 f Hz 地震波激振前 6 7 1 地震波激振前 6 6 7 0 3 9 3 g地震波后( 初裂) 6 0 5 0 2 5 4 g地震波后( 初裂) 6 0 7 0 5 9 7 4地震波后 5 2 l 0 4 2 2 g地震波后 5 2 5 0 8 0 5 g地震波后 4 3 O 0 5 6 7 g地震波后 4 2 5 1 0 6 6
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- 关 键 词:
- 再生 骨料 混凝土 剪力 振动 试验
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