塑性铰区埋入隔震橡胶后RC柱抗震性能的试验研究

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钢筋混凝土(RC)结构一旦出现塑性铰后,混凝土的破坏主要集中在塑性铰区域,而且塑性铰区混凝土的损伤及破坏程度在较大程度上影响RC结构的抗震性能。如果用一种反复变形优越的材料代替塑性铰区的局部混凝土,当遭遇强地震时,RC结构具有良好的变形能力和延性,而且塑性铰区混凝土的损伤和破坏得到有效的控制和减轻。基于该思想,本文研究塑性铰区域埋入隔震橡胶RC柱的抗震性能,希望能够改善并提高传统RC柱的抗震性能。   首先,设计了4种不同橡胶厚度、橡胶层数(叠层)、设置芯柱的隔震橡胶,以及相应的新型RC柱和对比RC柱试件,并制作RC柱的试验试件。   其次,设计试验装置、加载制度,并进行新型RC柱抗震性能的低周反复加载试验,试验中测试并记录荷载-变形关系、主筋和箍筋的应变发展特性、新型RC柱不同部位的位移变化情况。   然后,基于试验得到RC柱的荷载.变形滞回曲线的试验结果,研究埋入不同厚度、不同形式隔震橡胶、设置芯柱RC柱以及普通RC柱的荷载-变形特性,探讨新型RC柱的抗震性能。试验研究和分析结果表明,层间位移角达到1.53%时,普通RC柱的塑性铰区已经出现较多的水平裂缝和竖向裂缝,且裂缝宽度较大,塑性铰区的混凝土的损伤和破坏较严重;而塑性铰区埋入隔震橡胶后RC柱表面的裂缝稀疏,裂缝数量、宽度与普通RC柱相比也显著降低,即混凝土的损伤和破坏较轻。当层间位移角达到4%时,普通RC柱发生破坏而停止加载,此时埋入隔震橡胶RC柱的塑性铰区混凝土仍然没有明显破坏,仍然可以继续加载,即新型RC柱的变形能力有明显提高。普通RC柱的承载力-变形滞回曲线呈反“S”捏拢形,而埋入隔震橡胶RC柱的荷载,变形滞回曲线呈仿锤形,分析表明埋入隔震橡胶的RC柱具有更好的耗能性能。当然,在不设置RC芯柱的情况下,极限承载力较普通RC柱有一定的降低。   再次,考察不同RC柱的主筋及箍筋的应变发展过程,掌握隔震橡胶与RC柱的共同工作机理、破坏过程,完善非线性抗震设计理论。普通RC柱在水平荷载作用下,其主筋和箍筋应变发展较慢,而埋入橡胶层的RC柱主筋应变发展较快,箍筋应变基本相近,可知RC柱侧向的变形大部分集中在橡胶层处。研究反复水平荷载作用下RC柱的变形特性,探讨埋入隔震橡胶对层间变形的有利影响。   最后,对研究成果进行了分析总结,并提出了今后该新型RC结构体系有待进一步深入开展的研究课题。
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