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作者：梁伟怀沈阳建筑大学

学位级别：硕士

国家“十三五”重点研发计划“预制混凝土构件高效配筋及性能化设计理论”（2016YFC0701402）课题组提出了采用集束配筋预制混凝土柱,减少预制混凝土柱竖向钢筋的连接数量和预留钢筋的锚固长度,来提高装配式结构的生产和安装效率,实现... 详细信息

国家“十三五”重点研发计划“预制混凝土构件高效配筋及性能化设计理论”（2016YFC0701402）课题组提出了采用集束配筋预制混凝土柱,减少预制混凝土柱竖向钢筋的连接数量和预留钢筋的锚固长度,来提高装配式结构的生产和安装效率,实现高效配筋的设计理念。集束配筋预制混凝土柱是指在柱四角用集束筋束替代柱周边布置的多根（粗）钢筋,而集束筋束是由多根钢筋和螺旋箍筋组成的,其直径一般为100mm～150mm。但是,现行《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）对集束配筋柱的正截面受压承载力的计算方法没有明确规定。为此,本文开展了集束配筋预制混凝土柱的轴压和偏压试验,分别对4个轴心受压和3个偏心受压的集束配筋预制混凝土柱进行了单调静力加载试验,重点研究集束配筋预制混凝土柱的受压力学性能。主要得出以下结论:（1）集束配筋预制混凝土柱轴压破坏形态和偏压破坏形态与普通钢筋混凝土柱基本一致。轴压柱的破坏形态首先柱中出现竖向裂缝,随后外侧集束钢筋压屈外鼓,混凝土被压碎。偏压柱的破坏形态表现为大偏压破坏和小偏压破坏,大偏压破坏时,受拉钢筋屈服先于受压区混凝土压碎;小偏压破坏时,受压区混凝土压碎时受拉钢筋仍未屈服。（2）集束配筋预制混凝土柱正截面受压承载力与材料强度等级、配筋率以及初始偏心距密切相关。试验工况下,随着纵筋配筋率的提高,轴压和小偏压极限承载能力增大。当集束钢筋强度等级为HRB500时,混凝土和受压纵筋的压应变均超过了混凝土极限轴压应变0.002,其承载力与HRB400相比,增大了 13.7%。偏心受压时,随着初始偏心距的增大,正截面受压承载力降低幅度较大,当e0/h=0.4时,正截面受压承载力与e0/h=0.2相比,下降幅度达到42.4%;当e0/h=0.6时,正截面受压承载力与e0/h=0.2相比,下降幅度达到74.6%。（3）研究结果表明:在轴压和小偏压时,采用《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）中相应公式进行计算时,试验值与计算值的比值为1.2,有足够的安全储备;大偏压时,采用《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）中相应公式进行计算时,试验值低于计算值,说明按规范公式计算的大偏压集束配筋柱的配筋偏于不安全,因此尚需对公式进行修正和研究。本次试验仅为静力试验,尚需进行拟静力试验和扩大偏心距参数的数值模拟试验,研究集束配筋柱的工作机理和破坏机理。

关键词：集束配筋混凝土轴压偏压短柱

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浆锚连接集束配筋装配式混凝土柱抗震性能研究

浆锚连接集束配筋装配式混凝土柱抗震性能研究

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作者：王乾隆武汉大学

学位级别：硕士

21世纪以来,随着工业化进程的加快,装配式建筑以其设计标准化、生产工业化、现场施工装配化的特点,逐渐成为建筑行业发展的热点。2016年9月国务院颁布《关于大力发展装配式建筑的指导意见》,将未来十年内新建建筑的装配式建筑目标比例定... 详细信息

21世纪以来,随着工业化进程的加快,装配式建筑以其设计标准化、生产工业化、现场施工装配化的特点,逐渐成为建筑行业发展的热点。2016年9月国务院颁布《关于大力发展装配式建筑的指导意见》,将未来十年内新建建筑的装配式建筑目标比例定为30%,鼓励有条件的地区大胆开展装配式建筑的应用研究。此后,全国各地陆续发布指导性文件,并在政策上给与支持和鼓励。装配式混凝土框架结构是常用的结构体系,其中柱作为框架结构的竖向受力构件,承载着结构的所有竖向荷载和由水平力引起的附加荷载,是最重要的抗震防线之一,其抗震性能直接影响到整个结构的安全性。因此,在装配式建筑发展的新时期,开展装配式混凝土柱构件抗震性能研究具有十分重要的理论意义和工程应用价值。本文在国家“十三五”重点研发计划课题“预制混凝土构件高效配筋及性能化设计理论”（2016YFC0701402）资助下,采用试验研究、数值模拟和理论分析相结合的方法,对浆锚连接集束配筋装配式混凝土柱抗震性能进行了系统研究,主要工作及成果如下:（1）考虑轴压比、搭接长度和搭接间距的影响,设计制作了7根集束配筋装配式混凝土柱和3根现浇柱试件,通过低周往复加载试验,考察试件的破坏过程和破坏形态,测取荷载-位移滞回曲线。结果表明:所有试件均表现出典型的弯曲破坏特征,都历经了初始裂缝形成、裂缝开展、竖向裂缝、柱脚混凝土被压碎破坏等过程,属延性破坏,且在试验过程中,装配式柱连接区域只在最初出现裂缝,在后期加载过程中,均保持完好,未发生破坏。（2）在试验研究的基础上,通过分析骨架曲线、延性、耗能等抗震性能指标,并采用有限元分析软件ABAQUS对集束配筋装配式混凝土柱抗震性能进行影响因素的拓展分析,结果表明:采用集束配筋形式,装配式混凝土柱试件与整浇柱试件具有相当的抗震性能;在30d（d为纵筋直径）范围内增加搭接长度,可以提高抗震性能指标,而继续增加搭接长度对抗震性能影响微弱;不同搭接钢筋间距对各项抗震性能指标影响不大。（3）基于试验研究和有限元分析结果,参照现浇混凝土柱抗震受弯承载力计算方法,建立了集束配筋装配式混凝土柱抗震受弯承载力计算公式,可供工程设计参考。（4）基于实测的滞回曲线,通过拟合骨架曲线公式和加卸载刚度经验公式,提出了集束配筋装配式混凝土柱的三线型恢复力模型,可供相关理论研究参考。

关键词：浆锚连接集束配筋装配式混凝土柱抗震性能恢复力模型

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浆锚连接集束配筋装配式柱抗震性能数值模拟分析

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水利与建筑工程学报 2019年第3期17卷 66-71页

作者：王乾隆杨斌武汉大学土木建筑工程学院

通过有限元软件ABAQUS建立浆锚连接集束配筋装配式柱在循环荷载下的有限元计算模型,并将模拟计算结果与试验进行对比分析,研究装配式柱构件抗震性能,分析了轴压比、搭接长度以及搭接间距等因素对柱构件承载性能和耗能性能的影响。模拟... 详细信息

通过有限元软件ABAQUS建立浆锚连接集束配筋装配式柱在循环荷载下的有限元计算模型,并将模拟计算结果与试验进行对比分析,研究装配式柱构件抗震性能,分析了轴压比、搭接长度以及搭接间距等因素对柱构件承载性能和耗能性能的影响。模拟结果表明:模拟所得滞回曲线与试验数据吻合较好,且试件均为弯曲破坏模式;随着轴压比的增加,其水平承载能力增大,但延性性能降低;随着搭接长度的增大,其承载性能和耗能性能先增加,后缓慢提升,表明适量增大搭接长度可提高构件抗震性能;而随着搭接间距的变化,各模型的承载能力变化不大,说明此因素对滞回性能影响较小。通过数值模拟分析,模拟结果可以对试验数据进行验证,并进行拓展分析,以便更全面地进行概括分析,得出结论。

关键词：集束配筋装配式柱循环加载抗震性能

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集束玄武岩纤维筋黏结性能试验研究

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建筑结构学报 2019年第S01期40卷 378-385页

作者：孙泽阳付林晨冯德成周家凯魏洋吴刚东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室江苏南京210018 南京林业大学土木工程学院江苏南京210037

玄武岩纤维增强塑料(BFRP)筋具有轻质高强的特征,在装配式混凝土结构中较普通钢筋具有更高的抗拉强度和耐久性。为了研究装配式混凝土结构中集束BFRP筋与混凝土黏结性能,设计了36个偏心拉拔试件及6个标准拉拔试件,重点研究单根、双根、... 详细信息

玄武岩纤维增强塑料(BFRP)筋具有轻质高强的特征,在装配式混凝土结构中较普通钢筋具有更高的抗拉强度和耐久性。为了研究装配式混凝土结构中集束BFRP筋与混凝土黏结性能,设计了36个偏心拉拔试件及6个标准拉拔试件,重点研究单根、双根、三根不同集束方式以及不同黏结长度对BFRP筋与混凝土黏结性能的影响,并与普通钢筋的相应黏结性能进行对比。试验结果表明,拉拔试件破坏形态包括拔出破坏与筋材拉断,其中拔出破坏过程可分为微滑移段、滑移段、下降段和残余段共四个阶段。相同黏结长度下,偏心拉拔试件黏结强度明显高于标准拉拔试件,其中采用钢筋时高约49.29%,采用BFRP筋时高约114.26%,在黏结-滑移曲线的下降段和残余段,二者变化趋势基本相同;相同黏结长度下(以10倍筋材直径的黏结长度为例),三根集束BFRP筋相对单筋的黏结强度降幅达到45.43%;相同集束配筋方式下,黏结强度随黏结长度的增大而减小。

关键词：玄武岩纤维增强塑料(BFRP)筋集束配筋偏心拉拔黏结性能

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装配式复合配筋混凝土柱拟静力试验研究

装配式复合配筋混凝土柱拟静力试验研究

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作者：付林晨东南大学

学位级别：硕士

装配式混凝土柱被广泛地应用于跨海大桥、城市立交和房屋建筑中,而钢筋的易腐蚀性大大降低了其耐久性,钢-连续纤维复合筋(SFCB)的应用有效解决了这一问题。构件中密集分布的筋材会给施工带来很大不便,将筋材集束配置能够降低施工难度,... 详细信息

装配式混凝土柱被广泛地应用于跨海大桥、城市立交和房屋建筑中,而钢筋的易腐蚀性大大降低了其耐久性,钢-连续纤维复合筋(SFCB)的应用有效解决了这一问题。构件中密集分布的筋材会给施工带来很大不便,将筋材集束配置能够降低施工难度,提高施工效率。SFCB和集束配筋应用于装配式混凝土柱对于进一步提升施工便捷性和构件耐久性有着重要的意义,也需要更深入的理论研究。因此,基于装配式混凝土柱的连接方式、FRP材料的应用以及高效集束配筋三个方面,本文设计了8个装配式复合配筋混凝土柱试件和1个整浇试件,开展了拟静力试验研究,对破坏现象、滞回曲线进行了分析,对骨架曲线、延性性能、刚度退化、耗能能力和残余变形等抗震性能指标展开定量研究,得到了不同配筋方式、预制构件拼装方式和SFCB等FRP筋对于装配式混凝土柱抗震性能的影响规律:(1)不同试件的破坏规律一致,裂缝出现顺序遵循横向裂缝—斜裂缝—纵向裂缝、出现位置遵循自下而上的规律,最终因混凝土压溃导致钢筋受压屈曲、SFCB受压劈裂,承载力下降。(2)滞回曲线表明钢筋试件的残余位移比SFCB试件更大,SFCB试件在达到最大承载力之前,残余位移始终较小,达到峰值荷载后,承载力快速下降的同时残余位移也会迅速增大。(3)SFCB试件表现出明显的屈服后刚度,在屈服后SFCB的二次弹性模量特性能够稳定提高试件承载力;三筋及以下数量的集束配筋对承载力的影响较小。(4)集束配筋试件表现出了优秀的延性性能,能够有效延迟构件破坏,减缓刚度退化;SFCB试件延性相对较差,且承载力在达到峰值后不久便会迅速下降。(5)预制试件的初始刚度比整浇试件更高;单筋试件初始刚度高于集束配筋试件,但在塑性阶段的刚度退化也更快。(6)整浇试件的累积耗能能力优异;集束配筋试件在加载前期累积耗能低于单筋试件,在后期则反超;SFCB试件耗能能力均比钢筋试件更好。(7)BFRP材料能够有效降低残余位移,增加构件自复位能力。(8)三筋或双筋集束配置有助于减小裂缝间距和裂缝宽度,但会使裂缝数量增多;FRP筋会使裂缝间距扩大、数量增多。在总结前人理论公式的基础上,对复合配筋混凝土柱的裂缝间距、裂缝宽度进行验算,建议计算双筋或三筋集束配筋试件的平均裂缝间距时仍然按照分散配筋计算,对于钢筋试件结果偏差很小,对于SFCB试件,建议采用GB 50608-2010相关公式计算。在此基础上对裂缝宽度计算公式中的裂缝开展影响系数α、纵向受拉筋应变不均匀系数ψ、受拉应力σ和最大裂缝宽度扩大系数τ进行了探究和修正,其计算结果与实际数据更吻合,并对考虑集束配筋影响的裂缝间距设计提出建议。基于本次试验的设计参数和试验数据,对复合配筋混凝土柱进行了截面弯矩-曲率分析。对于SFCB混凝土柱,提高配筋率会增加截面的屈服承载力和最大承载力,但最大承载力所对应的截面曲率减小,导致峰值曲率更快出现;增加轴压比同样会提高截面的屈服荷载。对复合配筋混凝土柱的推覆骨架曲线进行推导,得到了理论计算模型,并提出了考虑集束配筋削弱黏结滑移的荷载-位移计算模型。

关键词：装配式集束配筋钢-连续纤维复合筋(SFCB) 混凝土柱拟静力试验

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