截面尺寸误差对混凝土框架节点抗震性能影响的试验研究.pdf
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1、2 0 1 1年 第 1 1期 (总 第 2 6 5 期 ) Nu mb e r 1 1 i n 2 0 1 1 ( T o t e l No 2 6 5 ) 混 凝 土 Co ne r e t e 理论研究 THEORETI CAL RES EARCH d o i : 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 I I 1 0 0 2 截面尺寸误差对混凝土框架节点抗震性能影响的 试验研究 周焕廷 ,付力 ,杨志勇 ,李国强 。 ( 1 武汉理工大学 土木工程与建筑学院,湖北 武汉 4 3 0 0 7 0 ; 2 同济大学 土木工程与建筑学院,上海 2
2、0 0 0 9 2 ) 摘要: 研究截面尺寸的施工误差对混凝土框架结构在低周往复荷载作用下节点滞回性能的影响。 为此, 制作了3 个配筋相同、 截面尺 寸误差不同、 轴向长度相同十字形框架节点构件。 按照相同轴压比对试件施加轴向力, 水平方向分别采用力和位移加载方式, 研究不同误 差的3 个节点在低周往复荷载下的性能。 得到了 3 个误差不同的试件的滞回曲线、 骨架曲线。 试验结果表明: 超出现行规范允许值的不同 误差的试件开裂荷载、 破坏特征是不同的; 在相同的轴压比条件下, 截面尺寸相对较大的试件相对于截面较小的构件, 耗能系数较大 1 0 左右; 截面尺寸大的试件相对于截面尺寸较小的试件
3、, 前者经历的最大荷载明显大于截面尺寸误差为负值的试件, 两者相差达到 3 8 。 在 相同加载制度下正误差的试件极限位移大于误差为负值的试件, 两者相差为 5 , 前者的变形能力大于后者。 因而混凝土框架结构施工环 节应严格控制截面尺寸, 避免截面尺寸小于设计值的情况, 以保证框架结构在动荷载作用下具有 良 好的抗震性能。 关键词: 混凝土框架;节点; 截面施工误差;抗震性能 中图分类号: T U5 2 8 叭 文献标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 1 ) 1 1 - 0 0 0 4 0 4 I n f l u e n c e o f s e c
4、t i o n - di me n s i o n e r r o r o n t h e s e i s mi c p e r f o r ma n c e o f r e i n f o r c e d c on c r e t e b e a m - c o l u mn - j o i n t Z H OU Hu a n r i n g , FU , YANG Z hi - y o n g , L IGu o q i a n g。 ( 1 C i v i l E n g i n e e ri n g a n dAr c h i t e c t u r eC o l l e g e ,
5、Wu h an Un v e r s i t yo f T e c h n o l o g y , Wu h a n 4 3 0 0 7 0 , C h i n a ; 2 C o l l e g e o f C i v i l E n g in e e r i n g , T o n g j i Un i v e r s i t y , S h a n g h a i 2 0 0 0 9 2 , C h i n a ) Ab 吼 r e ct: To s t u d y t h e l n flu e n c e o f be a m c o l u n m J o i n t s d i
6、me n s i o n e r r o r s 1 n d u c e d b y t h e c o n s t r u c t i o n p r oc e s s o n t h e s e i s mi c p e r f o r ma n c e o f r e i n f o r c e d c o n c r e t e fl a me j o i n t , t h r e e b e a m c o l u m _j o i n t s am p l e s i n c r o s s s h a p e , wh i c h h a d t h e i d e n t i
7、 c a l l o n g itud i n a l l e n g t h , r e i n f o r c e d b a r s a n d d i f f e r e n t s e c t i o n d i me ns i o ns , ha d b e e n ma de ; Th e v e i c a l c o n c e n t r a t e d f o r c e we r e l o a d e d a t t h e t o p e n d o f c o l u mn, wh i l e ho r i z o n t a l r e v e r s e d
8、c y c l i c l o a d i n g we r e a p pl i e d a t t h e c o m e r o f t h e l o a d i n g fla me a c c o r d i n g t o t h e d e s i g n e d l o a d i ng p r o g r am Th e c r a c k e d l o a d, d i s s i p a t i o n c a p a c i t y and l o a d - d i s p l a c e me n t h y s t e r e t i c c u r v e
9、we r e o b t a i n e d T h e r e s u l t s d e mo n s t r a t e t h a t d i s s i p a t i v e c o e ffic i e n t s o f l a r g e d i me n s i o n a l s am p l e i s r o u g h l y 1 1 0 a s l a r g e a s the c o e ffi c i e n t o f s ma l l e r s a mp l e the h i s t o r y ma x i mu m d i s p l a c e
10、 me n t o ft e s t e d s am p l e s wi t h l a r g e r s e c t i o n are 3 8 l a r ge r t h an t h a t o f s ma l l e r s pe c i me n s an d t h e d e f o r me d c a p a c i t y wi t h l a r g e r s e c t i o n d i me n s i o n i s 5 s t r o n g e r t h an t h a t o f the s p e c i me n s wi t h s m
11、a l l e r s e c t i o n d i me ns i o n u nd e r t h e s am e c o n s t a n t ax i a l l o a d i n g a nd h o riz o n t a l c y c l i c l o a d i n gTo ma k e the r e i n f o r c e d c o n c r e t e f r am e s t r u c t u r e h a ve g o o d d u c t i l i ty a n d e n e r g y d i s s i p a t i o n c
12、a p a c i t y , me a s u r e s mu s t b e t a k e n t o c o n t r o l t h e e rr o r s o f d i me n s i o n s s t r i c t ly d u r i n g t h e c o n s t r u c t i o n p r o c e s s an d a v o i d t h e r e a l d i me n s i o n b e ing s ma l l e r t h a n d e s i gn i n g s e c t i o n s i z e v a l
13、 u e K e ywo r d s : c o n c r e t e f r a me ; b e a m c o l u mn - j o i n t ; d i me n s i o n e r r o r ; s e i s mi c p e r f o r ma n c e 0 引言 框架结构在多层、 高层建筑中应用十分广泛 , 梁柱通过节 点连成一个整体, 节点是形成框架结构体系的基础。 节点的性能 直接决定整个体系的性能, 尤其是对框架结构在地震作用下的 力学性能, 如强度、 变形能力、 延性等影响较大。 到 目前为止国内外对混凝土框架节点的性能研究几乎都 是基于完善的设计角度
14、出发来考虑问题 , 即认为设计的框架 梁柱及节点尺寸、 钢筋截面积及混凝土材料与实际竣工后的完 全一致。 很少进行施工过程中产生的截面尺寸 、 梁柱偏心等误差 对节点恢复力特性影响的研究。 施工过程中, 不可避免的存在各 种误差, 这就使得成型后的结构与原设计所规定的结构尺寸不 一 致。 那么误差到底会对节点低周反复荷载下的抗震性能产生 收稿 日期 :2 0 1 1 J 0 5 - 3 0 4 多大的影响? 本研究针对这一工程中的实际问题开展试验和理 论研 究。 1 施 工误差分类及研 究参数的选取 施工的各项环节如测量放线、 模板的安装 、 钢筋的加工等 都会对最终形成的框架梁柱的性能产生影
15、响。 如梁柱的实际尺 寸与设计尺寸不相符合、 混凝土柱的垂直度与设计的偏差、 钢筋 的保护层厚度太大或太小、 梁柱的相对偏心与设计值偏差等。 现 有施工水平下经常发生的是粱 、 柱截面尺寸误差超限的问题。 因此, 本文主要针对这一误差的效应进行试验研究和分析。 2试 验 研 究 施工过程中, 梁柱截面尺寸误差具有各 自独立的特点, 即同 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 位 移 ra m ( a ) S J 一 1 的柱顶水平力一 位移曲线 20 0 15 0 10 0 Z 5 0 0 50 1 00
16、 -8 0 6 0 4 0 2 0 0 2 0 4 0 6 0 8 0 位移 ram ( b ) S J 一 2 的柱顶水平力一 位移曲线 图 6 柱端荷载一 侧移滞回曲线 通过分析和对比可以发现 , S J 1 、 S J 一 2 、 S J 3的前 3个循环 内, 滞回曲线几乎呈明显的弹性 , 滞回环的面积几乎为零。 S J 1 相对于 s J 2 、 s J 一 3 试件的滞回曲线略显丰满。 随着位移的增加, 到通裂阶段后, 各节点滞回曲线开始出 现捏拢现象 , 滞回环在中部缩小呈弓形。 随着循环次数的增加, 捏拢现象越来越严重。 由于滞回环的捏缩, 使得滞回环所包围的 面积减小 , 这
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