高炉矿渣混凝土剪力墙抗震性能试验研究.pdf

2 0 1 4年第 4期 4月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 C HI NA C0NC RE T E AND CE ME NT P R0DUC r S 2 01 4 No 4 Ap r i l 高炉矿渣混凝土剪力墙抗震性能试验研究 周 春利 ( 攀枝花学院土木与建筑工程学院， 6 1 7 0 0 0 ) 摘要 ： 设计 了2个普通混凝 土剪力墙试件和 4个 高炉矿渣混凝土剪力墙试件 ， 对 比分析 了普通混凝土剪力墙 试件和 高炉矿渣 混凝土剪力墙试件 的滞回性能 、 骨 架曲线、 位移 延性 系数 与耗 能能力 ， 同时对混凝 土强度等级 、 轴 压 比、 配筋率等参数对各剪 力墙试件滞 回性能 、 骨架曲线、 位移延性 系数与耗 能能力的影响进行 了探讨。结果表 明， 高炉矿渣混凝土剪力墙试件 的抗震 性能与普通混凝土剪 力墙试件相近 ， 说 明高炉矿 渣混凝土可以代替普通混凝土 用于剪 力墙 中。 关 键 词 ： 高 炉矿 渣 混凝 土 ： 剪 力墙 ； 抗 震 性 能 ； 试 验 研 究 Ab s t r a c t ： T h e t wo c o mmo n c o n c r e t e s h e a r wa l l s p e c i me n s a n d f o u r b l a s t f u r n a c e s l a g c o n c r e t e s h e a r wa l l s p e c i me n s a r e t e s t e d t o a n a l y z e c o mp a r a t i v e l y t h e h y s t e r e t i c b e h a v i o r ， s k e l e t o n c u r v e ， d i s p l a c e me n t d u c t i l i t y i n d e x a n d e n e r g y d i s s i p a t i o n c a p a b i l i t y o f t h e t wo k i n d s o f c o n c r e t e s h e a r w a l l s Me a n wh i l e ，t h e i n fl u e n c e s o f v a r i o u s p a r a me t e r s s u c h a s c o n c r e t e s t r e n g t h g r a d e ，a x i a l c o mp r e s s i o n r a t i o a n d r e i n f o r c e me n t r a t i o o ff t h e f o u r p r o p e r t i e s me n t i o n e d a b o v e a r e s t u d i e d T h e r e s u l t i n d i c a t e s t h a t t h e s e i s mi c p e r f o r ma n c e s o f t h e t w o k i n d s o f s p e c i me n s a r e c l o s e ， w h i c h s h o ws t h a t c o mmo n c o n c r e t e c a n b e r e p l a c e d b y b l a s t f u r n a c e s l a g c o n c r e t e i n t h e c o n s t r u c t i o n o f s h e a r w a l l s Ke y wo r d s ：B l a s t f u rn a c e s l a g c o n c r e t e ； S h e a r wa l l ； S e i s mi c p e rf o rm a n c e ； Ex p e ri me n t s t u d y 中图分类号 ： T U 5 2 5 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 4) 0 4 5 8 0 4 0前言 攀钢于 1 9 7 0年正式投产 ，钢铁年产量从最初 的百万 t 到 现在 的近 千万 t 。 随着 生产 能力 的逐 年提 升 高 炉 矿 渣 的排 量 也 逐 年 增 加 ， 截 止 目前 攀 钢 已 累计排渣达 6 0 0 0万 t 以上 。先后建 了两个堆渣场 ， 其 中 ， 西渣场 已堆渣 3 5 0 0多万 t ， 形成 高达 1 0 0余 m、 占地 4 0余 万 i n z 的大 型渣 山 ， 于 1 9 9 3年停止使 用。之后投入使用的巴关河渣场 目前测算只能再使 用 l 0年 左 右 攀钢 将 面 临高 价 征地 、 兴 建 新 渣 场 的 严峻局面。大量的高炉矿渣堆积既易造成环境 污 染 ， 也是对攀钢二次资源的极大浪费。因此 ， 如何消 耗掉这些高炉矿渣成了目前急需解决的问题 。 利用高炉矿渣作为粗 、 细骨料 的混凝 土为高炉 矿渣混凝 土 ， 在攀西地 区已应用于道路 、 桥梁以及 房屋结构中。高炉矿渣混凝土材料性能的研究已取 得较多成果f 。 但高炉矿渣钢筋混凝土构件力学性 能 研 究 尚处 于起 步 阶段 ， 根 据 文 献 4 5 1 ， 目前 只 进 行 了高炉矿渣钢筋混凝土梁 的静力试验研究和高 炉矿渣钢筋混凝土柱的拟静力试验研究 ， 对于高炉 矿渣混凝土用于剪力墙 、 钢管混凝 土等其它构件是 否合理 ， 尚未开展相关研究。本文通过对 2个普通 混 凝土剪力墙试件 和 4个高炉矿渣混凝土剪力墙 试件开展拟静力试验 ， 对高炉矿渣混凝土剪力墙抗 震性能进行分析研究。 一 5 8 1 试 验概 况 1 1 试件设 计 为对 比研 究 设计 了 2个 普 通 混凝 土 剪 力 墙试 件和 4个高炉矿渣混凝土剪力墙试件 ， 剪力墙约束 边缘构件 的配筋均相同， 剪力墙竖 向和水平分布钢 筋 的配筋率 ， 试件 的具体尺寸与配筋情况见 图 1和 表 1 ， 构造钢筋与箍筋采用 HP B 2 3 5级钢筋 ， 受力钢 筋采用 HR B 3 3 5级钢筋 。强度等级相同的普通混凝 土和高炉矿渣混凝土配合比见表 2 。P T表示普通砂 石骨料 ， K Z表 示 高炉矿 渣砂 石骨料 。 8虫 鲁 堕 10宣 !圭 80 向趣 画 十 。 羔量 6 8 o 、r 广 _ 0 葭童坷 星 Q 一 4Z 04 1 一l 图 1 试 件尺寸与配筋情况 表 1 试 件 参 数 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 周春利 高炉矿渣混凝土剪力墙抗震性能试验研究 当； 试件 K Z W3和 K Z W4的混凝土强度等级和轴压 比相同， 试件 K Z W4的配筋率高于试件 K Z W3 试件 K Z W4的屈服荷载 、 峰值荷载 、 极限荷载、 屈服位移 、 峰值位移 、 极限位移以及平均位移延性系数均高于 试件 K z W3 ： 试件 K Z W4和 K Z W5的配筋率和轴压 比相 同 ，试件 K Z W5的混凝 土强度等 级高于试件 K Z W4 ， 试件 K Z W5的屈服荷载 、 峰值荷载与极 限荷 载高于试件 K Z W4 ， 而屈服位移 、 峰值位移 、 极限位 移以及平均位移延性系数均低于试件 K Z W4 ：试件 K Z W5和 K Z W6的混凝土强度等级和配筋率相 同， 试件 K Z W6的轴压 比高于试件 K Z W5 试件 K Z W6 的屈服荷载 、 峰值荷载与极 限荷载高于试件 K Z W5 而屈服位移 、 峰值位移 、 极限位移以及 平均位移延 性系数均低于试件 K Z W5 。 由以上分析可知 当其它参数相 同时 随着混 凝土强度等级或配筋率 的提高 ，剪力墙 的屈 服荷 载 、 峰值荷载与极限荷载稍有增大 ， 屈服位移 、 峰值 位移 、 极 限位移以及平均位移延性系数减小 ； 当混 凝土强度等级和轴压 比相 同时 ，随配筋率的增加 ， 剪力墙 的屈服荷载 、 峰值荷载 、 极 限荷 载 、 屈服位 移 、 峰值 位移 、 极 限位移 以及平均位移 延性系数均 有增 加 趋势 。 2 4 耗 i i i t 力 分析 滞 回环所包含 面积的积累反映 了结构 弹塑性 耗能的大小 ， 滞 回环越饱满 ， 结构的耗i i i i 力越强 ， 各试 件的累计耗能与荷载循环次数 的关系 曲线如 图 7所示 ， 各试件 的总耗能实测值见表 4 。 30 2 5 吕 2 0 至 呈1 5 犍 七1 0 醛 5 0 1 2 1 4 1 6 l 8 2 0 2 2 2 4 循环 次数 ， 次 图 7能耗 曲线 表 4试件总耗能 由图 7和表 4可知 ， 试件屈 服以前 ， 随着荷载 循环次数 的增加 ， 耗能面积增加较小 ， 累计耗能基 本成线性缓慢增加 ； 试件屈服 以后随着荷载循环次 数 的增 加 ， 耗 能 面 积 逐 渐增 大 ， 累计 耗 能成 非 线 性 增加 ，且增加越来越快。6个剪力墙试件 中。 P T W1 与 K Z W3 、 P T W2与 K Z W6的总耗能相差不大 ， 说 明 高炉矿渣混凝土剪力墙 的耗能能力与普通混凝土 剪力墙基本一致 ； K Z W4比 K Z W3总耗能大 7 8 6 ， 说明增加配筋率可明显改善剪力墙的耗t t l i 力。 3结 论 ( 1 ) 高炉矿渣混凝土剪力墙的滞 回环为耗能能 力较强 的弓形 ，滞 回环在正负两个方 向对称性较 好 ， 说 明试件 的整体性能较好 。 未 出现钢筋粘结滑 移现象 ， 同时也说 明试验方案合理 ， 加载装置可靠 。 高炉矿渣混凝土剪力墙滞 回性能与混凝土强度等 级 、 配筋率 、 轴压比等参数有关。 ( 2 ) 随高炉矿渣 混凝 土强度 的提高 ， 试件屈服 荷载 、 峰值荷 载和极 限荷载增加 ， 极 限位移与平均 位移延性系数有减小趋势 ， 为增加高强高炉矿渣混 凝土剪力墙的延性 ， 应提高剪力墙体积配筋率。 ( 3 ) 随着轴压 比的增大 ， 屈服荷载 、 峰值荷载和 极限荷载稍有增加 ， 而试件 的极 限位移与平均位移 延性系数均减小 ， 故应控制轴压 比限制。 ( 4 ) 相 同参数的高炉矿渣混凝土剪力墙试件与 普通混凝土剪力墙试件 的滞 回性能 、骨架曲线 、 平 均延性系数 以及耗能能力均较接近 说明高炉矿渣 混凝 土剪力墙与普通混凝 土剪力墙 的抗 震性能相 当 ， 同时也证明高炉矿渣混凝 土用于剪力墙 中满足 各项指标要求 。 参考文献： 1 周旭， 李 江龙， 罗 崇理 高 钛高炉渣碎 石用做混凝 土骨料 的 研究 J 钢铁钒钛， 2 0 0 1 ， 2 2 ( 4 ) ： 4 3 4 7 2 】 江海 民， 牟廷敏， 丁庆军 高钛重矿 渣混凝土 的工作性能研 究 J 】 混凝土， 2 0 1 1 ( 5 ) ： 1 2 5 1 2 7 【 3 】 孙金 坤， 陈伟， 李 英 民， 等 复高钛重矿渣混凝 土与钢筋黏结 性能试验研究 J 1 四川建筑科学研究， 2 0 1 0 ， 3 6 ( 4 ) ： 2 1 6 2 1 9 4 陈伟 ， 黄双华， 孙金坤， 等 高钛高炉渣钢筋 混凝 土梁正截面 强度试验研究 J 四川建筑科学研究， 2 0 0 9 ( 4 ) ： 5 1 - 5 3 【 5 】 焦涛， 李小伟， 陈伟， 等 全高炉矿渣钢筋混凝 土柱的延性试 验 J 】 混凝土与水泥制 品， 2 0 1 3 ( 2 ) ：6 0 6 3 【 6 】 中华人 民共和国建设部 J G J 1 0 1 9 6建筑抗震试 验方法 规程【 S 1 北京： 中国建筑工业 出版社， 1 9 9 7 7 马永欣， 郑山锁 结构试验 M1 北京： 科学 出版社， 2 0 0 1 收稿 日期 ： 2 0 1 4 0 2 2 5 作者简介 ： 周春利 ( 1 9 7 7 一 ) ， 男 ， 讲师 、 工学硕士 。 通讯地址 ： 攀枝花学院土木 与建筑工程学 院 联系电话 ： 1 3 2 0 8 2 0 1 3 2 9 E -ma i l ： z c l x c1 26 c o m 一 61 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m