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在对9个高轴压比高强纵筋高强箍筋高强混凝土井字箍矩形截面足尺框架柱低周反复水平加载试验研究的基础上,本文收集了国内外近年来诸多学者进行的轴压比超限钢筋混凝土框架柱和高强混凝土框架柱在固定轴向荷载和水平周期反复荷载作用下的试验结果,定量分析回归出框架柱的各位移角、刚度、延性与剪跨比、轴压比、配箍特征值等之间的关系。然后根据这些关系和理论分析确定出轴压比超限时钢筋混凝土框架柱和高强混凝土框架柱的恢复力模型。接着根据确定的高强混凝土框架柱的配箍特征值与极限位移角、轴压比、保护层面积与核心混凝土面积比值之间的关系和极限位移角限值确定出高强混凝土框架柱箍筋加密区的最小配箍特征值。最后对轴压比超限钢筋混凝土框架柱抗震性能进行了研究和探讨。本文的主要工作是:
(1)针对高轴压比高强纵筋高强箍筋高强混凝土井字箍矩形截面足尺框架柱的抗震性能进行了试验研究,分析和研究了其破坏机理、破坏形态、滞回特性、钢筋和混凝土应变变化规律,为修订高强混凝土结构设计规范提供了参考依据。
(2)根据收集的数量相对较多的框架柱试验资料,本文定量分析回归出框架柱的各位移角、刚度、延性与剪跨比、轴压比、配箍特征值等之间的关系,能够全面反映各因素对框架柱变形和刚度的影响,回归的公式也具有广泛的统计性和较强的说服力,克服了采用定性分析方法的缺点。
(3)从试验回归结果、理论分析推导及现行混凝土结构设计规范三个方面确定的框架柱恢复力模型,既能够与新抗震设计规范的衔接,又考虑了多种主要影响因素,同时得到了试验验证,这样既可以反映实际工程又便于工程应用计算,为高层建筑和超高层建筑的钢筋混凝土整体结构抗震性能和动力反应计算提供基础资料和依据。
(4)在基于位移设计方法研究的基础上,本文提出了高强混凝土框架柱最小配箍特征值的建议值,建议值及变化规律接近于规范值及变化规律。根据抗震等级确定的极限位移角限值求出相应于轴压比的最小配箍特值符合高强混凝土框架柱的特点。
(5)轴压比超限钢筋混凝土框架柱抗震性能研究和给出的轴压比超限时框架柱加密区的箍筋最小配箍特征值,为解决实际工程中存在的柱轴压比超限问题提供了途径。