短柱现状与发展

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1、钢筋混凝土结构短柱抗震性研究现状指导教师：演讲人：成员：地震工程学原理主要内容：一、引言二、研究背景三、短柱判别方法四、短柱抗震性能的研究现状五、发展前景六、结语近几年来由于地震灾害屡屡发生，造成了巨大的经济损失和惨重的人员伤亡。结构抗震显得尤其重要，短柱在地震中的破坏尤为严重。本文重点介绍了提高短柱抗震性能的现状及其发展前景，对今后短柱抗震的研究具有一定的指导意义。一、引言二、研究背景随着工程结构向大跨、高耸、重荷载方向发展，结构底部竖向构件的轴向承载力需求不断增大，高层建筑的重载柱若采用普通钢筋混凝土柱，则易形成短柱，难以满足抗震延性的需求。普通钢筋混凝土柱缺点：1、柱

2、截面尺寸非常大，浪费空间；2、浪费材料；3、形成剪跨比较小的短柱，发生脆性剪切破坏，难以满足抗震延性的需求。必须重视建筑抗震设计对结构构件有明确的延性要求。为满足规程对轴压比限值的要求，柱子的截面往往比较大，在结构底部常常形成短柱甚至超短柱。另外，由于许多特殊建筑使用荷载大，层高较低，在设计中不可避免地会出现短柱。要对短柱采取一些构造措施，提高其延性和抗震性能。二、研究背景二、研究背景二、研究背景二、研究背景二、研究背景二、研究背景二、研究背景缺点：判断不准确，仅适于反弯点位于或接近柱高中部的情况。简单方法：三、短柱判别方法图1短柱设计示意图三、短柱判别方法理论方法：剪跨比

3、小于等于2优点：分析更可靠。三、短柱判别方法1、箍筋加密法：按不同的抗震等级采取不同的箍筋直径与间距，见表1。表1加密区箍筋的最大间距与最小直径四、短柱抗震性能的研究现状图2复合箍示意图2、复合箍法：常见形式有井字形复合箍，菱形复合箍，八角形复合箍，见图2。四、短柱抗震性能的研究现状优点：部分纵筋内移并使粘结应力分布到混凝土内部，使“X”形纵筋承担部分剪力，以避免柱发生剪切破坏。图3配置“X”筋示意图3、配置“X”筋法：部分纵筋沿柱对角线方向成斜向交叉配置，见图3。四、短柱抗震性能的研究现状表2构件明细及试验结果图4所示为X形配筋短柱构件在反复荷载作用下的骨架曲线图，其中Z

4、3-1未配X形筋，而其余三个构件只在配筋方式上不同，其他参数都相同（见表2）。图4骨架曲线图四、短柱抗震性能的研究现状优点：破坏形态由剪切型转化为弯曲型，实现了短柱变“长柱”的设想。图5分体柱示意图4、分体柱法:柱中沿竖向用分隔板将短柱分为2或4个柱肢组成的分体柱，分体柱的各柱肢分开配筋，见图5。四、短柱抗震性能的研究现状试验滞回曲线比较四、短柱抗震性能的研究现状（a）整体柱滞回曲线（b）分体柱试件滞回曲线图6整体柱与分体柱滞回曲线比较优点：使柱的承载力大大提高，从而有效地减小柱的截面尺寸和提高柱的延性及抗震能力。图7钢骨混凝土柱截面示意图5、钢骨混凝土柱法：由钢骨和外包混

5、凝土组成，见图7。四、短柱抗震性能的研究现状试验滞回曲线比较（a）钢筋混凝土柱滞回曲线（b）钢骨混凝土柱滞回曲线图8滞回曲线比较试件轴压比为0.3，其他条件相同。四、短柱抗震性能的研究现状优点：混凝土处于三向受压状态，从而提高其抗压承载力和极限压应变，并改善其延性与抗剪承载力。图9钢管混凝土柱示意图6、钢管混凝土柱法：由混凝土填入薄壁圆形钢管内而形成的组合结构材料，见图9。四、短柱抗震性能的研究现状优点：加强对脆性较大的高强混凝土的约束，减小柱子截面尺寸，同时可有效提高延性，从而避免“短柱”破坏。图10芯柱示意图7、芯柱法：在钢筋混凝土柱的核心区集中配置钢筋、并设置约束箍筋

6、，见图10。四、短柱抗震性能的研究现状试验滞回曲线比较四、短柱抗震性能的研究现状（a）配置复合箍筋的普通短柱滞回曲线图11滞回曲线比较（b）加芯混凝土短柱滞回曲线试件剪跨比为2.42，轴压比为0.6。8、玻璃纤维（GERP）加固法：湖南大学的肖岩教授对GERP加固钢筋混凝土桥梁短柱抗震性能做了研究。所做工作：制作了三个剪跨比1.5的短柱，进行逆静力试验，并进行非线性有限元分析，见图12。结论与成果：GERP加固的短柱发生延性弯曲破坏而非脆性剪切破坏，而且具有很好的变形能力和耗能能力。四、短柱抗震性能的研究现状图12两组反复荷载作用下短柱滞回曲线对比图四、短柱抗震性能的研究现

7、状（a）普通短柱滞回曲线（b）GERP加固短柱滞回曲线图13加固过程示意图9、碳纤维布包裹法：天津大学赵彤和天津城市建设学院陈培奇、周晓洁进行了碳纤维布对钢筋混凝土短柱抗震性能改善效果的研究，见图13。四、短柱抗震性能的研究现状所做工作：试验对9根试件分为两组通过不同的加固方式进行了抗震性能研究。试件加固情况见表3。表3试件加固情况一览表四、短柱抗震性能的研究现状剪跨比为1.0时:（a）试件Ⅰ-1（b）试件Ⅰ-2（c）试件Ⅰ-4图14试件Ⅰ组典型滞回曲线比较四、短柱抗震性能的研究现状（a）试件Ⅱ-1（b）试件Ⅱ-2