斜向水平荷载作用下高强钢筋混凝土框架柱试验研究及有限元分析

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国内外的研究表明,在斜向水平荷载作用下,两主轴方向上配箍量相等的矩形截面钢筋混凝土框架柱的双向受剪承载力相关关系符合椭圆规律。对于两主轴方向上配箍量不等的矩形截面框架柱的斜向受剪性能虽然开展了一些研究,但不够深入和成熟。随着高强度钢筋(500MPa)的推广和应用,配有高强钢筋的不等肢配箍矩形截面框架柱的斜向受剪研究还很少,因此研究斜向水平荷载作用下配有高强钢筋的混凝土框架柱受剪性能具有十分重要的意义。本文通过试验对配有高强钢筋的两主轴方向上配箍量不等的矩形截面钢筋混凝土框架柱在斜向水平单调荷载和往复荷载作用下的受力性能、破坏机理以及箍筋应力进行深入分析和研究。采用非线性有限元方法,对斜向水平荷载作用下不等肢配箍高强钢筋混凝土框架柱和无腹筋混凝土框架柱试验进行模拟,将有限元计算值与试验结果进行对比,二者吻合较好。对不同斜向加载角度的高强钢筋混凝土框架柱进行有限元计算,分析框架柱在不同斜向水平荷载作用下的受剪承载力,结合试验和有限元结果,探讨斜向水平荷载作用下不等肢配箍高强钢筋混凝土框架柱双向受剪承载力的相关关系。结果表明,不等肢配箍高强钢筋混凝土框架柱双向受剪承载力的相关关系近似符合椭圆规律。通过试验和有限元分析,无腹筋矩形截面钢筋混凝土框架柱的双向受剪承载力仍满足椭圆相关关系,在此基础上提出仅对混凝土项进行折减的设计方法。结果表明,斜向水平荷载作用下,本文建议公式是偏于安全的。本文对规范分析法、最小体积用钢量法、三折线简化方法和折减混凝土项的方法进行对比分析和评价。
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