高强约束混凝土框架柱基于位移抗震设计
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建筑结构抗震设计的若干对策及改进建议摘要:建筑结构的抗震设计是结构总体设计的重要部分, 要保证其安全性与经济性就必须采用先进的结构分析与设计方法。
本文结合工作实践, 阐述了建筑结构抗震设计思想及其相应的方法。
关键词:建筑结构;抗震;设计;对策;建议中图分类号:tu3文献标识码: a 文章编号:引言:随着我国高层建筑迅速发展, 其结构体系及建筑平面布置与竖向体形也越来越复杂, 再加上去年四川汶川地震的发生, 给高层建筑结构的抗震分析和设计提出了更高的要求。
作为工程抗震设计的依据, 高层建筑的抗震分析与研究处于非常重要的地位。
一、建筑抗震设计思想国内外对建筑抗震进行了大量的研究,抗震设计理念也有多种,但是现在比较常用的主要有:概念设计和基于位移的抗震设计。
1、概念设计概念设计是相对于数值设计而言着眼于结构的总体地震反应,可以理解为运用人的思维和判断能力,从宏观上决定结构设计中的基本问题。
抗震概念设计是根据地震震害和工程经验所获得的基本设计原则和设计思想,进行建筑结构总体布置并确定基本抗震措施的。
建筑形状力求规则和简单、建筑结构尽量对称、设置防震缝及尽可能满足建筑竖向均匀性。
前三种易于理解,以下就着重介绍建筑竖向均匀性问题。
均匀性问题存在于建筑的竖向布置中,无论是几何图形还是楼层刚度变化,其规则匀称应该是立面设计中优先考虑的。
不均匀布置会产生了刚度、强度的突变,引起竖向的应力集中或变形集中,以致在中小型地震中损坏,在大震时倒塌。
但是,要使结构做到完全均匀性,在实际设计中也有一定的困难。
结合工程实际,其均匀性问题主要表现如下:(1)填充墙设置的影响。
框架内的填充墙若设置不当,地震时往往会改变结构的受力状态而产生不利影响。
例如,由于填充墙设置不当,可使框架柱形成短柱而造成破坏。
为此,应把墙同柱分开或采用轻质墙以使框架柱连续。
(2)抗震墙不连续。
由于建筑上的需要,可能出现上下不连续的抗震墙,这就产生了不均匀性。
钢筋混凝土框架结构抗震评估的新方法摘要:本文阐述了基于push-over分析的抗震评估方法,提出使用层间位移角以及结构在大震下的塑性铰转角来评估框架结构的抗震性能,给出了新的抗震性能评估的步骤。
使用本文所推荐的方法对一实际工程进行了抗震性能评估,并且与现行建筑抗震鉴定标准所推荐的方法对比,结论一致。
结果表明,该方法从结构整体性能分析出发,可以快速有效地评估结构的抗震性能,该方法也可以为结构加固后的抗震性能评估奠定基础。
关键词:钢筋混凝土框架;抗震评估;层间位移角;塑性铰转角abstract:this paper described the push-over based on the analysis of the seismic appraisal method, proposes the use of inter-story displacement angle and structure under strong earthquakes plastic hinge rotation to evaluate the seismic performance of the frame structure, is a new seismic performance evaluation steps. the use of the method recommended in this paper for a practical project for the seismic performance evaluation, and the current standard for seismic appraisal of buildings the method recommended by contrast, conclusion. the results show that, the method from the whole structural performance analysis starting, can quickly and effectively evaluate the seismic performance ofthe structure, the method can also be used for structural reinforcement after the seismic performance assessment of foundation.key words:reinforced concrete frame;seismic assessment;angle of floor displacement;plastic hinge rotation 中图分类号:tu74文献标识码:a文章编号:2095-2104(2012)1前言push-over分析在提出基于性能的抗震设计之后得到迅速的发展,其中针对既有建筑的抗震性能评估是其重要的应用。
地震工程与工程振动EARTHQUAKE ENGINEERING AND ENGINEERING DYNAMICS Vo1.42No.1 Feb.2022第42卷第1期2022年2月文章编号:1000-1301(2022)01-0169-11高延性混凝土加固震损混凝土短柱小偏心受压性能试验研究寇佳亮1,2,赵丹丹1,黄琪1,周恒3(1.西安理工大学土木建筑工程学院,陕西西安710048;2.西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室,陕西西安710048;3.中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司,陕西西安710065)摘要:通过5个高延性混凝土(HDC)加固震损混凝土短柱偏心受压性能试验,研究了HDC对加固震损混凝土短柱的偏压承载能力和变形能力的影响程度。
试验结果表明,采用HDC加固震损偏心混凝土短柱,可有效改善小偏心受压构件的脆性破坏,且受压承载能力有明显提高,峰值荷载提高了49%~63%,与峰值荷载对应地位移增大了34%~39%,极限位移提高了21%~63%。
同时,震损短柱粗糙的粘结面能够与HDC互相变形协调,在混凝土修复加固方面具有重要意义。
在理论分析和试验数据的基础上,总结出HDC约束震损混凝土短柱的承载力本构方程,提出了HDC约束震损混凝土短柱小偏心受压承载力公式,且承载力的计算值与试验值较吻合。
关键词:高延性混凝土;震损混凝土短柱;小偏心受压试验;承载能力;偏心受压承载力计算公式中图分类号:TU375.3文献标识码:AExperimental study on eccentric compression performance of seismic-damaged concrete short columns strengthened with high ductility concreteKOU Jialiang1,2,ZHAO Dandan1,HUANG Qi1,ZHOU Heng3(1.School of Civil Engineering&Architecture,Xi'an University of Technology,Xi'an710048,China;2.State Key Laboratoryof Eco-hydraulics in Northwest Arid Region,Xi'an University of Technology,Xi'an710048,China;3.Power China Northwest Engineering Corporation Limited,Xi'an710065,China)Abstract:Through five high ductility concrete(HDC)reinforced seismic-damaged concrete short columns eccen⁃tric compression performance test,the impact of HDC on the eccentric compression bearing capacity and deforma⁃tion capacity of the reinforced seismic-damaged concrete short columns was studied.The test results show that the use of HDC to strengthen the seismic-damaged eccentric concrete short columns can effectively improve the brittle failure of small eccentric compression members,and the compression bearing capacity is significantly improved. The peak load has increased by49%~63%,the displacement corresponding to the peak load has increased by 34%~39%,and the ultimate displacement has increased by21%~63%.At the same time,the rough bonding sur⁃face of the seismic-damaged short column can be deformed and coordinated with the HDC,which is of great signifi⁃cance in concrete repair and reinforcement.Based on the experimental data and theoretical analysis,the constitu⁃收稿日期:2021-01-28;修订日期:2021-07-06基金项目:国家自然科学基金项目(52079109,51408487);陕西省自然科学基础研究计划项目(2020JM-454)Supported by:National Natural Science Foundation of China(52079109,51408487);Basic Research Program of Natural Science in Shaanxi Province(2020JM-454)作者简介:寇佳亮(1979-),男,副教授,博士,主要从事高性能纤维混凝土力学性能研究.E-mail:***********************DOI:10.13197/j.eeed.2022.0116170地震工程与工程振动第42卷tive equation of bearing capacity of HDC confined seismic-damaged concrete is given,and the bearing capacity for⁃mula of HDC confined seismic-damaged concrete column is proposed,and the calculated value of bearing capacity is in good agreement with the experimental value.Key words:high ductile concrete;seismic-damaged concrete short columns;eccentric compression test;bearing capacity;calculation formula of eccentric bearing capacity引言建筑结构在地震作用下,不可避免地会出现各种损伤和缺陷,使其承载能力大大缩减,给结构带来安全隐患。
浅谈建筑减震设计方法及要点摘要:建筑减震设计是个系统的全面的工作,本文根据自己工作经验,对建筑减震设计的计算方法以及流程和设计要点进行阐述。
关键词:减震设计计算方法流程设计要点建筑消能器可分为速度相关型、位移相关型和复合型三类:速度相关型消能器包括黏滞消能器和黏弹性消能器,利用与速度有关的黏性抵抗地震作用,从黏滞材料的运动中获得阻尼力,消能能力取决于消能器两端相对速度的大小,速度越大,提供的阻尼力越大,消能能力也越强。
位移相关型消能器包括金属消能器和摩擦消能器,消能能力与消能器两端相对位移的大小有关,相对位移越大,消能能力越强。
其中,金属消能器利用金属材料屈服时产生的弹塑性滞回变形耗散能量,从受力形式上可分为剪切型、弯曲型等,剪切型刚度相对较大,而弯曲型则可提供相对较大的阻尼;摩擦消能器一般由钢元件或构件、摩擦片和预压螺栓等组成,在地震作用下,钢元件或构件之间发生相对位移产生摩擦做功而耗散能量。
复合型消能器是利用二种以上的消能原理或机制进行耗能的消能器,同时具有位移相关型消能器和速度相关型消能器的性能特征,但有时可能位移相关型消能器的特征比较明显,有时可能速度相关型消能器的特征比较明显,因此,对其性能的要求应根据其组合消能机理或机制具体确定。
屈曲约束支撑从工作原理上也可认为是位移相关型消能器。
一般利用其可为结构提供较大侧向刚度的特点,将其设计为在多遇地震作用下不屈服、仅提供侧向刚度的结构构件;在设防地震和罕遇地震作用下,核心单元能产生拉压屈服,利用屈服后滞回变形来耗散地震能量,并且不会发生失稳破坏。
消能减震系统的计算方法:1 时程分析法时程分析法对于弹性和弹塑性体系都能分析。
时程分析法是相当于是一种数值分析计算方法,他直接对结构的动力方程进行数值积分,能够得到结构在地震作用各个时态的加速度、速度和位移的计算方法。
由于其直接对运动微分方程进行积分,所以其计算更为精确,对弹性体系和非线性体系均能做出分析。
CFRP是一种典型的弹性材料,与传统的加固材料钢材相比,CFRP在加固修复混凝土结构中具有明显的优点,具体表现在高强高效、施工便捷、适用面广、基本不增加结构自重和结构尺寸等方面[1]。
实际工程中,采用不同的粘贴方式使CFRP发挥不同功能的作用。
目前,CFRP在加固混凝土结构中的应用形式之一为包裹混凝土柱表面,使主纤维方向沿柱环向,进行柱的受压及抗震加固[1]。
ABAQUS/CAE是ABAQUS的一种广泛而全面的有限元建模交互式图形环境。
本文利用ABAQUS/CAE进行前处理和后处理,研究CFRP约束高温后混凝土静态力学性能,与试验数值进行对比,以期为工程设计及进一步试验研究提供参考[2]。
1混凝土温度场有限元分析1.1混凝土热工参数的选取进行混凝土温度场有限元分析,最重要的是要确定混凝土的热工参数。
混凝土有三个基本热工参数用于温度场分析:导热系数l c、质量密度ρc与比热容c c。
其余的热工参数均可由这三个基本参数推导得出[3]。
导热系数l c表征材料导热能力的大小。
其物理含义为单位时间(h)内,在单位稳定梯度(K/m)下,通过材料单位等温面积(m2)的热量(J),单位为W/(m·℃)。
模型中采用Lie[4-8]提出的混凝土导热系数随温度的表达式,见式(1)。
其中,温度T单位为℃。
可知,随温度升高,混凝土的导热系数逐渐降低。
λc={1.3550≤T≤293-0.001241T+1.7162T>293(1)质量密度ρc的物理含义为单位体积下材料的质量,单位为kg/m3。
由于高温使得混凝土内部水分丧失,故混凝土的质量密度随温度升高逐渐降低。
但与其他热工参数相比,混凝土质量密度在高温过程中变化幅值相对较小。
因此,为了简化模拟,模型中混凝土的质量密度ρc取为常值2400kg/m3。
比热容c c表征材料吸热能力。
其物理含义为单位质量(kg)的材料,当温度升高1K(或1℃)所吸入的热量(J),单位为J/(kg·℃)。
[文章编号] 100228412(2005)0320002205钢筋混凝土框架抗震位移延性系数研究蔡 健1,周 靖1,方小丹2(1.华南理工大学建筑学院土木系,广东广州510640; 2.华南理工大学建筑设计研究院,广东广州510640)[摘 要] 综合现有的试验研究成果和模拟分析结果,讨论了影响钢筋混凝土框架柱和框架结构位移延性的因素,指出框架柱的轴压比、配箍特征值、剪跨比和强柱系数是最主要的影响因素。
通过对国内150个钢筋混凝土框架柱和框架试验数据的整理和分析,得出位移延性系数的试验结果服从自然对数正态分布,并回归得到考虑多因素的位移延性系数经验公式,该公式可供钢筋混凝土框架结构抗震设计和评估参考。
[关键词] 钢筋混凝土;框架结构;抗震;延性[中图分类号] T U37514 [文献标识码] AStudy on Seismic Displacement Ductility F actor of R einforced Concrete Frame StructureCai Jian 1,Zhou Qing 1,Fang Xiao 2dan 2 (1.College o f Civil Engineering ,South China Univer sity o f Technology ,Guangzhou510640,China ;2.Institute o f Architectural Design and Research ,South China Univer sity o f Technology ,Guangzhou 510640,China )Abstract :Based on the existing experimental data and the results of simulation analysis ,the paper discusses the in fluential factors of seismic displacement ductility and indicates that its main in fluential factors are the axial compression ratio ,stirrup characteristic value ,shear span ratio and strong 2column factor of frame columns.A fter treatment and analysis of 150domestic test data ,probabilistic characteristics of displacement ductility factor of rein forced concrete frame columns and frames fits natural logarithm normal distribution and a functional expression is proposed by a statistical regression.This expression can be applied to seismic design and assessment of RC frame structures.K eyw ords :rein forced concrete ;frame structure ;seismic ;ductility[收稿日期] 2005202225[作者简介] 蔡 健(1959~),男,教授,博士生导师,主要从事钢2混组合结构、钢筋混凝土结构和工程抗震研究1 前言在地震地面运动作用下,结构产生往复侧移,地震输入的能量是通过构件的塑性变形来耗散的。
高层建筑结构抗震分析和设计的探讨摘要:高层抗震结构设计是一个长期、复杂甚至循环往复的过程, 任何一个过程中的遗漏或错误都有可能使整个设计过程变得更加复杂或使设计结果存在不安全因素。
因此, 我们应该严格按照规范要求, 总结经验, 使我们的抗震设计更加完善。
本文阐述了建筑结构抗震概念设计,分析了影响建筑物抗震效果的因素,探讨了高层建筑抗震分析和设计的趋势。
关键词:高层建筑结构抗震分析设计中图分类号:s611文献标识码:a文章编号:建筑设计为了追求多功能、多变的使用空间及丰富的立面设计效果,常采用较为复杂的高层建筑结构体系,从而使高层建筑抗震工作成为结构设计的重点。
从20 世纪最初提出简单的抗震设计思想,到目前国际上普遍认可的“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设计理念,再到基于性能的抗震设计思想,结构抗震设计经过两次质的飞跃。
我国是一个地处多地震带国家,东邻太平洋地震带,南接欧亚地震带,地震分布较为广泛,地震活动频度高、震级大,是世界上遭受地震灾害较为严重的国家之一。
因此,房屋建筑的抗震设防问题,是处于地震设防区域城市建设发展中所面临的重要问题。
一、建筑结构抗震概念设计地震作用影响因素极为复杂,是一种随机、尚不能准确预见、计算的外部作用。
目前规范给出的计算方法还是一种半经验半理论的方法,要进行精确的抗震计算还有一定的困难,因此人们在工程实践中提出了“建筑抗震概念设计”。
抗震概念设计就是以工程概念为依据,从有利于提高结构抗震力的概念上,用符合工程客观规律和本质的方法对所设计的对象进行宏观的控制。
结构的抗震设计应该是综合概念设计、计算和结构措施等完整的一系列设计。
概念设计强调在工程设计应把握好场地选择、能量输入、房屋体型、结构体系、刚度分布、构件延性等方面,从根本上消除建筑中的抗震薄弱环节,再辅以必要的计算和构造措施,使设计出的房屋建筑具有良好的抗震性能和足够的抗震可靠度。
二、影响建筑物抗震效果的因素研究高层建筑结构的抗震设计,必需明确建筑物抗震效果的主要影响因素。
高层建筑结构的抗震设计【摘要】本文主要对高层建筑结构的抗震设计进行了相关阐述,随着我国经济的飞速发展,高层结构建筑大幅增加。
由于我国地处地震多发带,高层建筑结构的抗震仍然是建筑物安全考虑的重要问题,抗震设防更是工程设计面临的迫切任务。
本文通过分析地震作用下高层建筑结构的破坏特点,针对高层建筑结构抗震设计的基本方法进行探讨,以期通过本文的阐述对抗震设计方法进行总结,促进高层建设技术进步。
结合自身工作经验,提出相关问题及看法,以便同行借鉴参考。
【关键词】高层建筑;抗震设计;破坏特点;设计方法1.地震作用下高层建筑结构的破坏特点随着社会经济的飞速发展,关于抗震设计也在不断优化。
近几十年国内外发生的多次大地震资料中可以得出,在静荷载下受力合理的结构,在地震作用下就呈现出受力不合理而破坏,这是因为在地震作用下建筑物的动力反应有其特殊性,主要表现在以下几个方面。
1.1 地基方面(1)在具有较厚软弱冲积土层场地,高层建筑的破坏率显著增高;(2)地基土液化导致地基不均匀沉降,从而引起上部结构损坏或整体倾斜;(3)建造在不利或危险地段的房屋建筑,因地基破坏导致房屋损坏。
(4)当建筑结构的基本周期与场地自振周期相近时,因共振效应破坏程度将加重。
1.2 结构体系方面(1)采用“填墙框架”的房屋结构,钢筋混凝土框架结构平面内柱上端易发生剪切破坏,外墙框架柱在窗洞处因受窗下墙的约束而发生短柱型剪切型破坏;(2)采用框架一抗震墙体系的房屋结构,破坏程度较轻;(3)采用“底框结构”体系的房屋,刚度柔弱的底层破坏程度十分严重;采用“填墙框架”体系的房屋,当底层为敞开式框架间未砌砖墙,底层同样遭到严重破坏;(4)采用钢筋混凝土板、柱体系结构的建筑,因楼板冲切或因楼层侧移过大、柱脚破坏,各层楼板坠落重叠在地面。
1.3 刚度分布方面(1)矩形平面布置的建筑结构,电梯井等抗侧力构件的布置当存在偏心时,因发生扭转振动而使震害加重;(2)采用三角形、l 形等不对称平面的建筑结构,同样在地震作用因发生扭转振动而使震害加重。
装配式混凝土框架结构梁柱节点抗震性能试验研究摘要:建筑行业是我国的支柱型产业,然而,随着社会的发展,传统的建筑行业难以为继,近年来,国家开始大力推广建筑工业化和住宅产业化,不断升级调整住宅产业结构,预制装配式建筑产业应运而生。
与传统的建筑行业相比,预制装配式建筑具有预制构件工业化生产、结构施工周期短、节能环保减排、有利于可持续发展、具有显著的经济效益等优势,是未来建筑发展方向。
国内装配式建筑的典型结构体系为装配整体式框架结构,改进的法国世构体系与欧洲“DoubleWall”装配整体式剪力墙体系也在国内得到一定程度的应用。
众所周知,框架梁柱之间的可靠连接是框架结构整体性的关键。
混凝土现浇的传统混凝土结构一般不会出现构件之间连接破坏,但装配式结构不同,预制结构其薄弱部位是连接节点,节点区域对整体结构的安全具有重要意义,因此推广预制装配结构体系的关键是研究预制框架节点连接方式。
基于此,本篇文章对装配式混凝土框架结构梁柱节点抗震性能试验进行研究,以供参考。
关键词:装配式混凝土;框架结构;梁柱节点;抗震性能试验引言随着经济结构的调整及供给侧结构的改革,我国经济将持续稳步健康发展。
在政策及市场的推动下,以装配式混凝土结构快速发展为代表的新型建筑工业化进入了新一轮的高速发展期。
这个时期是我国住宅产业真正进入全面推进的时期,工业化进程也在逐渐加快推进,在新建工程中的占比越来越大。
发展装配式建筑真正意义上实现建筑从“建造”向“制造”的转变。
目前国内对装配式建筑的研究主要集中在结构体系、设计技术和检测技术等方面,对于施工组织研究较少。
一个科学、有效的施工组织设计对施工项目来说是非常有必要的,其能从全局出发,优化配置生产要素、提高管理水平。
研究梁-柱连接节点处,预制框架梁端面与柱侧面之间预留10-20mm的缝隙,浇筑高强水泥基灌浆材料形成接触面,框架梁端部外包保护钢板,无粘结预应力筋沿框架梁中和轴通长设置(可集中或分散布置,但其合力作用线应与中和轴重合),通过施加预应力使预制梁和柱之间压紧连接,其形成的摩擦面可以承受竖向剪力。
浅谈建筑结构的抗震设计摘要:我国是一个多地震的国家,地震分布广、频率高、强度大、震源浅,是世界上地震灾害最严重的国家之一。
因此对于建筑物的防震设计尤为重要,从现代抗震设计思路提出至今,世界各国的抗震学术界和工程界又取得了许多新的成果,在设计方法上不再拘泥于以前单一的基于力的传统抗震设计方法,开始尝试基于性能和位移的新的抗震设计理念。
本文主要对民用建筑及高层建筑的抗震设计展开详细论述。
关键词:建筑结构抗震设计通过多年对于建筑抗震设计的研究,我国逐渐形成了自己的一套较为先进的抗震设计方法而且日益成熟,但是也有许多考虑欠妥的地方,需要我们今后加以完善。
一、民用建筑的抗震设计在我国,民用建筑是应用最广泛、涉及面最宽的建筑形式之一.在民用建筑结构设计中,搞好抗震设计,提高其抗震能力,是预防和减轻地震灾害的有效途径,同时也是防灾减灾工作的重要内容。
1.1 目前几种抗震性能较差的民用建筑的结构形式(1)砌体结构多层砌体房屋是我国最主要的民用建筑,它占我国农村与城镇的大部分房屋,是量大面广的典型建筑物,多层砌体房屋一般为3 层~7 层,还有部分砌体房屋带有一定数量的钢筋混凝土梁、柱和墙,形成所谓的内部框架房屋,底层框架砖房。
由于多层砌体房屋多数为小开间房屋,内墙很多,故具有较大的抗侧力刚度。
但砌体是脆性材料,变形能力很小,很容易开裂,可能对内装修造成破坏。
在跨度开间较大的墙体,楼梯间等结构抗震能力较弱的部位和构件,地震作用下墙就会易出现剪切型交叉裂缝,还常常出现局部塌落。
(2)砖木结构砖木结构指建筑物中竖向承重结构的墙、柱等采用砖或砌块砌筑,楼板、屋架等用木结构。
主要在偏僻的广大农村中存在,由于这种结构建造简单,材料容易准备,费用较低。
但砖木结构的砌筑砂浆强度低且纵横墙连接不牢,整体性差,抗震性能不好,在遭遇较低烈度地震时就极易破坏。
1.2 以上几种民用建筑的抗震设计(1)选择经济合理的结构形式一个结构单元应采用同种结构体系,刚度布置需均匀。
高强约束混凝土框架柱基于位移的抗震设计
摘要:我国是一个多自然灾害的国家,建筑物在设计、施工的
过程中,抗震性能作为其设计、施工的前提,在我国发展中有着极
其重要的作用。在此,本文针对高强约束混凝土框架柱基于位移的
抗震设计,做以下论述。
关键词:抗震设计;高强混凝土;极限位移角;延性
在21世纪工程建筑的过程中,抗震设计不仅掀起了整个建筑的
抗震潮流,同时还凭借其位移设计,准确的将侧向力对建筑物内部
结构所受内力进行确切的分析。通过相关分析结果,确定结构或构
件的刚度取值。此外,在现有的条件下,技术人员在刚度取值的过
程中,已由传统的截面弹性刚度或开裂刚度直接转变为与设计位移
过程中所需的最大刚度相结合。由此可见,在钢筋混凝土的总体框
架设计中,位移作为其真正的参数,在整个抗震设计中居于核心地
位。除此之外,在整个位移抗震设计中,其抗震方法的设计,在确
定整个设计的基本参数时,必须以位移为核心来设计。而钢筋混凝
土的强度和刚度,也是凭借位移参数计算的结果进行确定。在施工
建筑中,面对地震灾害,钢筋混凝土的脆性是整个工程抗震设计的
核心所在,在使用的过程中,钢筋混凝土的强度与脆性往往成正比,
即强度高,脆性大。在高强约束混凝土框架柱基于位移的抗震设计
的过程中,本文从柱实验数据及参数计算、分析结果以及整个位移
设计等三个方面出发进行论述。
一.柱试验数据及参数计算
当今的建筑工程领域中,世界各国的专家学者在建筑设计时,
针对钢筋混凝土柱的抗震性做了大量测试以及研究,并通过对相关
资料的收集,整理成供各国专家学者研究、使用的数据库。而在这
些资料中,普遍存在着一个特点,那就是其圆柱体的抗压强度f′c
≥40,并在这些钢筋混凝土中,其λ的取值范围大于2,即在受到
破坏时,其钢筋混凝土的破坏状态多呈现为弯曲状态。
在国外钢筋混凝土的抗震位移设计中,圆柱体的抗压强度f′c
将成为整个抗震建筑的核心所在。而在其f′c所取得的强度中,
一般将直径固定在150mm,高度则固定在300mm,而我国在采用的
过程中,受国际公式的影响,必须先通过这个公式,然而与我国的
棱柱抗压强度f′c150mm×150mm×450mm)进行换算。并由此得出
f′c的最终取值。
除此之外,建筑专家通过框架柱的研究发现,轴压比一般由标
准轴压比与设计轴压比组成,并在两者间存在1.68的比值。且实
验柱的位移延性系数μ、任意荷载时的位移角r、屈服位移角ry、
最大位移角rmax以及极限位移角ry的计算公式分别为:
通过相关计算,就能得出最终f′c的取值范围。
二.试验柱的结果分析
经过对上述柱试验数据及参数计算方法的分析论述后,在确定
建筑物抗震设计参数的过程中,相关人员可以通过上述计算方法,
将参数控制在特定的范围内,并由此来确定钢筋混凝土的施工比
例。而在上述实验的过程中,其主要包括以下几方面:
(一)ry,rmax和ru与轴压比、配箍特征值的关系
经过上述实验分析可知,框架柱在面临地震时,其变形能力的
根本原因在于轴压比较高或配箍特征值不合符框架柱的支撑要求。
而通过上述分析可以看出,框架柱的屈服位移角ry、最大位移角
rmax、极限位移角ru和延性与轴压比n、配箍特征值 λv及剪跨
比λ之间的关系为:n在增大的过程中,ry以及rmax在随之不断
的减小;与此同时,当λv的值开始增大时,ry和rmax就会相对
减小。在整个计算的过程中,ry与n之间存在的关系并不是很大,
即ry≈0.78%。
(二)延性系数和极限位移角与纵筋配筋率的关系
在高强度混凝土框架柱的抗震设计中,其延性系数与纵筋配筋
率之间也存在一定的关系,一般而言,延性系数通常会随着纵筋配
筋率的增加而增加,而在其增加的过程中,主要是由于纵筋量的增
加而导致相应的框架柱发生了变化。与此同时,随着框架的整体发
生了变化,因而直接导致钢筋混凝土的刚度及横截面发生变化,使
整体框架的设计遭到破坏。
三.高强混凝土框架柱基于位移的设计
在高强混凝土框架柱的位移抗震设计中,其设计的核心在于整
个抗震设计的参数。一旦抗震参数确定了,其设计方案以及设计范
围就能直接确定。然而在整个设计中,除了要考虑设计参数外,还
应将箍筋的数量、间距、形式以及强度等各个方面考虑进去,只有
这样,才能确保钢筋混凝土框架柱的整体抗震效果。而在其整体设
计中,主要包括以下三个方面:
(一)ru的表达式
通过上述分析可知:ru与n之间成反比关系,但与λv则成正
比关系,且在公式中,常数α和α1、β和β1之间的关系为:rmaxn
为柱承受n时,达到的最大极限位移角值时的配箍特征值。且在变
化的过程中,rmaxn和λmax则会同时随着n的变化而变化。当n
=0时,ru则会成为整个柱中的最大值。
(二)通过对比,确定相关系数
在整个计算中,都是以混凝土框架柱位移的参数为最终标准,
而相关系数不仅是参数确定的基本前提,同时还是参数确定的必要
条件。整个计算的过程中,rmax和λmax,n不能直接按照原来的
线性方式进行回归分析,而应该按照n的大小,将框架柱的数据进
行分组,找出ru和λv的关系,并求出各组rmaxn及相应的λv。
(三)配箍特征值λv的建议计算公式
在我国建筑物得抗震设计中,ru的设计范围一般取值在0.02,
这一取值范围在我国的抗震等级中居于二等抗震框架。当ru的取
值范围定在0.025时,则属于我国抗震中的一等抗震框架,当ru
的取值范围为0.015时,则属于我国抗震中的三等抗震框架。
总结:
在我国社会发展的过程中,高强约束混凝土框架柱基于位移的
抗震设计,不仅能从根本上为我国建筑物的抗震性能提供保障,同
时还能确保工程在施工的过程中,其安全性以及今后的使用性能得
到有效保障。由此就需要工程设计人员在工程设计的过程中,能够
结合着工程所在地的抗震设计、工程自身的使用性能以及当地的实
际发展状况,选择相应的设计方案。只有这样,才能从根本上保障
工程的顺利施工,才能为工程的今后的安全使用提供保障。
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