不等肢混凝土异形柱轴压比与配箍特征值关系研究

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1、不等肢混凝土异形柱轴压比与配箍特征值关系研究李永华，桂国庆，梁安宁，李思明，《工程力学》，2008，25（7）彭全敏2009.1.5简介《混凝土异形柱结构技术规程》(JGJ149-2006)采用了对异形柱在不同抗震等级下取不同的曲率延性比的方法确定了轴压比与配箍特征值的关系，编制依据来源于对等肢柱和部分不等肢L形柱延性的分析[1]。本文基于相同的本构模型及极限曲率判别标准，对不等肢T形柱、十形柱截面延性进行了非线性数值分析，从中得出它们在不同延性比下的轴压比与配箍特征值的关系曲线，并与等肢异形柱在相同的延性比下进行比较，得出了一些结论

2、。步骤找出各个模型的最不利荷载角区域；计算在该荷载角区域采取不同的配箍特征值和轴压力作用下的截面曲率延性；拟合出不等肢T形柱、十形柱在不同的延性要求下轴压比-配箍特征值(n-λv)关系曲线；与文献1中相应的等肢柱进行对比。最不利荷载角（方向）：截面延性平均值（单调荷载作用下截面在正反两个荷载角方向的曲率延性比的平均）最差的荷载方向。计算方法截面曲率延性：采用非线性数值积分方法[4]，通过编程逐级加曲率△φ求得异形柱截面在给定轴压力N和荷载角α下的M-φ曲线，进而求得截面曲率延性比=φu/φy。屈服曲率φy：受拉钢筋σs=fy，或受压区

3、混凝土的εmax=0.0033时的曲率。极限曲率φu：M=0.85Mmax或纵向受压钢筋开始失稳时的曲率。基本假定平截面假定拉区混凝土强度不计，压区混凝土的本构采用改进的Kent-Park模型，并考虑箍筋约束对混凝土下降段的影响。基本假定纵向钢筋的本构考虑强化，取三折线模型。假定弯矩M下降到0.85Mmax或纵向钢筋失稳时的截面曲率作为极限曲率。受压纵向钢筋达到失稳时的压应变值将混凝土截面划分为若干个小矩形单元，并近似认为单元上应力均匀分布，其合力位于单元形心。计算原理计算原理不满足满足计算模型纵筋：d=20mm的Ⅱ级钢筋箍筋：φ10

4、@150混凝土：C40，c=30mm。截面：肢厚=200mm，肢高=500mm~800mm。计算模型1)轴压比的取值（7种）设计轴压比n=0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.85。2)配箍特征值3)曲率延性比=5、6、7、8、9、10计算结果λv不同则混凝土受压σ-ε曲线不同，各截面模型柱n-曲线在延性为5―10时的变化规律基本相似。计算结果—T形柱μΦ=6、8的情况下，T1、T4柱的n-λv曲线高于T3、T6，即随着不等肢系数(长肢肢高/短肢肢高)，轴压比。但与文献[1]中的等肢柱对比，曲线上下只有微小波动，轴压比在

5、负方向差值最大不超过0.05。计算结果—T形柱延性最差的不等肢T3、T6在μΦ=6时的n-λv曲线不低于等肢T形柱在延性为7时的n-λv曲线，也就是说在相同的配箍特征值和轴压比的情况下截面曲率延性负差值最大不超过1。计算结果—十形柱不等肢系数，在相同μΦ和λv下，轴压比。十3柱波动幅度较大，轴压比在负方向差值最大接近0.07―0.08。从延性角度分析，即在相同的λv和n下，十3柱截面曲率延性负方向差值超过1。结论(1)不等肢T形柱在相同延性要求下的n-λv曲线与等肢柱基本一致，异形柱规程中等肢T形柱箍筋加密区的箍筋最小配箍特征值与轴压

6、比的关系可以完全适用于不等肢T形柱。(2)不等肢十形柱当不等肢系数较小时，在相同延性要求下的n-λv曲线与等肢柱基本一致，但当不等肢系数较大时(如十3柱)，建议在肢端增设暗柱[3,7]或在相同配箍率的情况下优先选用小直径箍筋，从而减小箍筋间距的方法来提高截面延性[1]。