配置圆形螺旋组合箍筋的混凝土方柱轴压性能研究

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结构的抗震性能是考量建筑安全性的重要因素。“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件”是框架结构抗震设计的基本原则。而“强柱弱梁”指的是柱子应晚于梁破坏,因为梁破坏属于局部性的构件破坏,对结构安全性的影响有限,而柱子的破坏则有可能会导致结构整体的倒塌,可能会带来人员伤亡和经济损失等严重后果,因此提高柱子的承载能力和变形性能对于结构安全至关重要。而相较于方形箍筋而言,圆形螺旋箍的受力均匀、约束强度更大,因此对圆形螺旋组合箍约束方柱展开轴压力学研究对今后的工程实践具有较大的理论支撑价值。本文的主要研究对象是内层为圆形螺旋箍而外层为普通方箍的圆形螺旋组合箍,设计了11个约束方柱模型,用有限元软件进行约束构件的模拟轴压试验,利用模拟数据探究了高强圆形螺旋组合箍约束下的普通强度混凝土方柱的轴压受力性能,从箍筋强度及间距、混凝土强度及箍筋配置这四个方面详细阐释了这四个变量与箍筋约束性能的关系。除此之外,通过整理轴压试验数据,分别研究了不同约束形式与构件纵筋应变、箍筋应变及混凝土应变的关系,以及对钢筋屈服情况的影响。结果显示,相较于方形组合箍及井字箍,圆形螺旋组合箍的混凝土、外层及内层箍筋、角部及中部纵筋的应变增长速度均有所增幅,且约束柱的峰值荷载在三种配箍形式中也最大,说明其变形及构件承载能力更佳。而箍筋强度及间距、箍筋配置及混凝土强度均与轴压承载力及极限应变有着密切的关联,在相同的箍筋组合方式下,配箍特征值与约束效率呈正相关。最后从力学角度出发,深入探讨了圆形螺旋组合箍的约束机理,并在规范提出的轴压计算公式基础上,经过改进提出了圆形螺旋组合箍约束方柱的轴压承载力计算思路。
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