预制混凝土短柱的抗震性能试验研究修改

分类号 密 级 UDC 学校代码 10500 工 程 硕 士 学 位 论 文题 目 ： 预制混凝土短柱的抗震性能试验研究英 文 题 目 ： Experimental study on seismic performance of precast concrete short columns 学 位 申 请 人 姓 名 ： 杨 德 强申请学位领域名称：建筑与土木工程指 导 教 师 姓 名 ：邓友生二一五年四月分类号 密 级 UDC 学校代码 10500 工 程 硕 士 学 位 论 文题 目 预制混凝土短柱的抗震性能实验研究 英文题目 Experimental study on seismic performance of precast concrete short columns 研究生姓名（签名） 校内导师姓名（签名） 职 称 校外导师姓名（签名） 职 称 申请学位领域名称 领域代码 论文答辩日期 学位授予日期 学院负责人（签名） 评阅人姓名 评阅人姓名 2015 年 5 月 5 日学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖北工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。学位论文作者签名： 指导教师签名：日期： 年 月 日 日期： 年 月 日摘 要目前，发达国家中钢筋混凝土短柱普遍应用于高层建筑、大型工厂以及桥梁等的建设中。从汶川地震调查报告中可以发现：混凝土框架结构典型的破坏形式之一是其短柱遭受严重的破坏。虽然短柱在地震灾害中往往会成为主要的受破坏构件，但在很多工程中短柱的设计却不可避免，因此，短柱的问题在结构设计当中应获得十足的重视。预制混凝土结构相比现浇混凝土结构有施工快捷、环保、成本低等优点，近年在建筑行业中普遍受到青睐。预制结构首先需要解决的就是预制构件间的相连问题。相连节点、接缝之间应该重视概念设计，通过对其进行合理的设计与构造措施，保证构件之间的连续性以及结构的稳定性。鉴于此，本文进行了2个预制混凝土短柱和2个现浇混凝土短柱在低周反复水平荷载作用下的抗震性能试验，研究钢筋插入式预埋波纹管浆锚连接的预制混凝土短柱的抗震性能，同时研究柱与地基梁的不同连接方式对钢筋混凝土短柱抗震性能的影响。主要研究内容如下：（1）本文通过收集国内外相关资料，介绍了预制混凝土结构相关理论及试验的发展和研究现状，归纳了目前仍存在的一些问题，从而提出本文的研究目的和意义。（2）根据本文的研究目的，设计相应的试验方案，对采用钢筋插入式预埋波纹管浆锚连接方式的预制混凝土短柱与现浇混凝土短柱施加低周反复水平荷载，测量其抗震性能；进行试件的设计与制作；针对所需要的数据进行应变片和位移计的布置和量测，考察试验预制混凝土短柱和现浇混凝土短柱的破坏全过程，分析试验短柱的破坏机理。 （3）根据采集的数据绘出试验短柱的水平荷载位移滞回曲线，描述和分析其滞回特性，并通过试验所得的滞回曲线和其所包围的面积衡量试件的耗能性能，得出试件的骨架曲线，分析其延性性能、承载能力、抗裂能力等抗震性能。 （4）研究了预制混凝土短柱和现浇混凝土短柱的抗震性能并进行了对比分析，同时对比分析了混凝土短柱与基础梁的不同连接方式对混凝土短柱抗震性能的影响，主要目的在于发挥预制混凝土快捷、环保、成本低等优点，处理好预制构件之间的连接，为将来的工程应用开辟新的道路，加快住宅产业化的步伐。 关键词：混凝土短柱；试验；破坏机理；抗震性能 湖北工业大学硕士学位论文AbstractCurrently, developed countries apply reinforced concrete short columns widely to the construction of tall buildings, large factories and bridges. The wenchuan earthquake disaster investigation showed that one of the typical form of damage of frame structure is the seriously damaged of concrete short column. Although short column often become major damage components in the earthquake disaster, but its design inevitably in many project, so, the problem of short column should receive adequate attention in the structural design issues. Compared to cast-in-place concrete structure, precast concrete structure has the advantage of construction fast, environmental protection, low- cost, etc, and it has generally favored in the construction industry in recent years. The priority for precast structure is the problem between the prefabricated connections. Connecting nodes, the seams should focus on conceptual design, through reasonable design and structural measures to ensure continuity of components and the overall stability of the structure. In view of this, the paper conducted seismic performance test of two precast concrete short columns with two cast concrete short columns under low cyclic horizontal loads，to study the seismic performance of precast concrete short columns with reinforced insert embedded corrugated pipe slurry anchor connections, and study the seismic performance effects of reinforced concrete short columns with different forms of connections between the columns and foundation beams . The main research contents are as follows: (1)In this paper, by collecting relevant data at home and abroad , introduces development and research status of the precast concrete structure theory and experiment, summarized some problems still exist, which made the objective and worth of this paper.(2)According to the research objective of the paper, design the corresponding experiment scheme, conduct low reversed cyclic horizontal loads to precast concrete short columns and cast concrete short columns with use of the plug-in embedded steel corrugated pipe pulp anchor connection, measure its seismic performance, carry on design and production of the test pieces, layout and measurements the strain gauge and displacement for the needed data, study the whole process of destruction of precast concrete short columns and cast concrete short columns, analysis the failure 湖北工业大学硕士学位论文mechanism of test short columns.(3) Obtain experimental short column horizontal load-displacement hysteretic curves on the basis of the collected test data, describing and analyzing the hysteretic behavior and measuring the energy performance of the specimen through the hysteretic curves and the area enclosed by the curve obtained in a test, reach the skeleton curve of the specimen, analyze its seismic performance of ductility, carrying capacity, cracking resistance capacity, etc.(4)Research and compare the seismic performance of precast concrete short columns and cast concrete short columns and comparative analysis of the impact of the different forms of connections between foundation beams and concrete short columns on the seismic performance of concrete short column, the main purpose is to develop precast concretes advantage of fast, environmental protection, low cost, and so on, handle the connection well between precast component , open up new roads for the future engineering applications, speeding up the pace of the housing industry.Keywords: concrete short columns; test; failure mechanism; seismic performance湖北工业大学工学硕士论文目 录第一章 绪 论 .11.1 引言 .11.2 预制钢筋混凝土结构研究背景 .21.3 预制钢筋混凝土结构研究的国内外发展和现状 .31.3.1 国外预制混凝土结构的发展 .31.3.2 国外预制混凝土结构的研究现状 .41.3.3 国内预制混凝土结构的发展 .61.3.4 国内预制混凝土结构的研究现状 .61.4 混凝土短柱特点及研究现状 .81.4.1 混凝土短柱的特点 .81.4.2 混凝土短柱的研究现状 .91.5 当前仍存在的问题 .91.6 本文研究主要内容 .10第二章 钢筋混凝土短柱构件的试验方案设计 .112.1 引言 .112.2 试验目的 .112.3 试件设计与制作 .122.4 试验加载方案 .202.4.1 试验加载装置 .202.4.2 试验加载制度 .212.5 试验的量测内容及方法 .222.5.1 量测仪器的选择 .222.5.2 量测方法及应变片测点布置 .232.5.3 量测的主要内容 .24第三章 试验现象及描述 .253.1 No.1 试件 .253.1.1 试验现象 .253.1.2 开裂形态 .263.1.3 试件破坏形态 .273.2 No.2 试件 .283.2.1 试验现象 .28湖北工业大学工学硕士论文3.2.2 开裂形态 .293.2.3 试件破坏形态 .303.3 No.3 试件 .313.3.1 试验现象 .313.3.2 开裂形态 .333.3.3 试件破坏形态 .333.4 No.4 试件 .343.4.1 试验现象 .343.4.2 开裂形态 .363.4.3 试件破坏形态 .36第四章 试验结果及分析 .384.1 滞回曲线 .384.2 骨架曲线 .394.3 试件的延性 .404.3.1 延性的概念及意义 .404.3.2 延性的表达 .414.4 承载力分析 .424.5 抗裂能力分析 .42第五章 结论与展望 .445.1 主要结论 .445.2 研究展望 .44参考文献 .46致谢 .49攻读硕士学位期间发表的学术论文 .50不同连接方式的混凝土短柱抗震性能试验研究1百手起驾 整理为您第一章 绪 论1.1 引言随着国内外建筑行业的不断发展，各种结构形式相继被应用到实际工程中，但由于钢筋混凝土框架体系具有良好的整体性和抗震性，其在我国建筑行业中仍占据着重要地位。预制混凝土结构对比于现浇混凝土结构有施工快捷、环保、成本低、产品质量有保障、生产效率高等优点，修改请加扣而酒物流妖四三个零，并且其有效地减少了湿作业环节、改善了施工现场条件、减轻了环境污染、有利于社会资源可持续发展，近年在建筑行业中普遍受青睐。梁、柱是钢筋混凝土框架结构中重要的受力构件，尤其是柱，不仅结构中的竖向荷载由它承担，而且地震作用和风荷载所引起的剪力以及弯矩也将由其承受，其受力性能的优劣直接影响到结构是否安全。以往历次震害表明：钢筋混凝土框架的震害主要集中在梁、柱以及梁-柱节点区域，且在整个结构体系中，短柱的破坏往往是最先发生，属于破坏最严重的构件之一。如 1968 年日本的十胜冲地震、1971 年美国的圣福尔南多地震以及 2008 年发生在我国的汶川地震均验证了这一热点 1-3。混凝土结构设计规范 （GB500102010） 4中规定，混凝土框架柱的剪跨比宜大于 2，而短柱，通常是指剪跨比小于 2.0 的柱。由于短柱自身刚度比较大，地震时承受较大的水平地震作用，因此极易发生剪切破坏。剪切破坏是一种典型的脆性破坏形式，其特点是延性和变形性能较差，构件破坏发生前没有明显征兆，且承载力下降速度快，甚至引起建筑物倒塌。但目前工业建筑和高层建筑中受到工艺设计和一些特殊的要求，常容易形成短柱甚至是极短柱。早在 1968 年 Yamada5就提出了短柱的概念，并通过试验研究提出了短柱的计算模型，包括桁架模型、有限元模型等。针对短柱抗震特性的影响因素以及性能改善等方面，许多国家也相继从 19 世纪 70 年代开始做了许多试验研究，得到了很多有用的研究成果，并先后提出了一些提高和改善短柱抗震性能的措施和方法 6-11。即便如此，通过对近十年地震灾害数据进行分析，研究发现，短柱破坏仍然是造成建筑结构的坍塌、破坏的主要因素之一。因此，针对短柱抗震性能的试验研究具有很重要的意义。总之，从目前已有的统计数据和调查研究来看，短柱自身刚度大、延性差、耗能性能差，极易发生剪切破坏而影响