焊接箍筋网多重配筋混凝土柱力学性能研究

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1、焊接箍筋网多重配筋混凝土柱力学性能研究(申请清华大学工学硕士学位论文)培养单位：土木工程系学科：土木工程研究生：陈元龙指导教师：聂建国教授二○一五年六月MechanicalPropertyofConcreteColumnswithWeldedReinforcementGridsandLongitudinalInnerRibsThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMasterofScienceinCivilEngineeringby

2、ChenYuanlongThesisSupervisor:ProfessorNieJianguoJune,2015摘要摘要本文的研究对象是焊接箍筋网多重配筋混凝土柱，具有箍筋采用焊接箍筋网和箍筋网内部布置多重纵筋两大特点。采用焊接箍筋网代替普通绑扎箍筋可有效节省施工时间和劳动力。箍筋网内部多重配筋的作用类似于型钢混凝土柱中布置型钢，试验试件最大内部纵筋配筋率达到5.5%，大大增加柱的轴压承载力储备，有效减小框架柱的截面尺寸。本文设计制作了8种截面的混凝土柱，分别进行了轴压试验和低周反复试验，结合试验结果、有限元计算和理论分析，得到以下结论：（1）完成了8个混凝

3、土柱的轴压试验研究。试验结果表明，焊接箍筋网柱内部布置高强纵筋后，柱的轴压承载力大大提高。说明通过内部配置高强纵筋增加柱轴压承载力储备的方案可行，焊接箍筋网对内部纵筋及混凝土均具有良好的约束作用，可以保证纵筋和混凝土的材料强度得到充分利用。（2）采用Abaqus通用有限元软件对轴压试验构件进行受力机理研究。根据混凝土柱在轴压作用下核心混凝土应力及箍筋应力的发展趋势，对柱进行受力分析，对试验承载力结果进行验算。结合已有文献中关于箍筋约束作用下混凝土强度的计算模型，对焊接箍筋网形式的复合箍筋对混凝土的约束效应进行分析。结果显示，C60混凝土试件的混凝土强度提高系数

4、试验结果高于有限元及理论计算结果；但C80高强混凝土试件的试验结果低于C60混凝土试件，原因可能是C80混凝土脆性较大，试验结果离散型较大，构件容易发生提前破坏。（3）完成了8个混凝土柱的低周反复试验研究，得到滞回性能、延性、变形恢复能力和耗能能力等力学指标。结果显示采用焊接箍筋网形式及多重配筋形式均对混凝土柱的滞回性能和耗能能力有提高作用。增加内部配筋率后，混凝土柱的水平承载力有一点提高，延性有所降低，但仍满足抗震设计要求。即使内部配筋率最大为5.5%的构件WRC-9，在设计轴压比为0.8、剪跨比1.6的条件下位移延性系数仍然达到4.6，满足规范中二级抗震设

5、计要求。（4）在试验结果和理论分析的基础上，参考目前的结构设计规范，对多重配筋混凝土柱形式的构件提出正截面分析方法，主要包括一般设计规定、极限抗弯承载力和轴压比限值等内容。按照抗震设计要求，本文提出多重配筋混凝土柱在不同抗震等级下的轴压比限值，并建议多重配筋混凝土柱的轴压比限值应根据内部配筋率及剪跨比进行适当调整。关键词：混凝土柱；焊接箍筋网；约束混凝土；试验研究；抗震性能IAbstractAbstractTheprincipalobjectiveofthisthesisistoinvestigatethemechanicalbehaviorofanewcro

6、ss-sectiontypeofRCcolumns.TheconcretecolumnsareconfinedwithWeldedReinforcementGrids(WRG)astransversereinforcement,andmultiplylongitudinalinnerridsareembeddedincoreconcrete.ThistypeofcolumnshastwofeaturescomparedtoconventionalRCcolumns.OneisthatstirrupsarereplacedbyWRG,theotheroneist

7、hathigh-strengthlongtitudinalridsareembeddedinthecoreconcrete,whichissimilartosteelreinforcedconcrete(SRC)columns.Thesectionsizeofframecolumnsareeffectivelyreducedwithmultiplelongitudinalinnerrids.WRGsareprefabricatedinfactorywithlowdimensionaltolerances,andthecolumnswithWRGbecomeea

8、sierandfasterinasse