低周反复荷载下再生混凝土框架抗震性能研究

大幅 的下 降 ， 明结 构破 坏 。 表
２ ２ 骨架 曲线 ．
骨架曲线是指将荷载一位移滞 回曲线 的所有加
载 循环 的 峰值 点 用一 条 包 络 线 依 次将 其 连 接 起来 的
混凝土框架在低周反复荷载作用下 的荷载 一位移滞
回 曲线 见 图 ３ 示 。 所
４０ ０
曲线 。骨架曲线也就是的荷载一位移滞 回曲线每次
取为 ０ ６ 即 二 层 加 载 位 移 为 △， 层 加 载 位 移 为 ．， 一
一
（）随着水 平控 制位 移 的不 断增 加 ， 二层 荷 载 ４ 从 位移 滞 回 曲线 最后 一个循 环 正 向加载 阶段 ， 架 的 框 滞 回环 在接 近最 大位 移 前 出现 承 载力 短 暂 下 降 而后 又 有所 上升 的现 象 ， 是框 架 由于梁 端局部 破坏 而产 这 生 的 内力重分 布 过程 ， 端 塑 性 铰 充 分转 动后 ， 架 梁 框
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图 １ 试 件 尺 寸 及 配 筋 图
１ ２ 试 件装 置及 加载 方法 ．
本次试验采用拟静力试验方案 ， 即低周反复荷载
加载试验 ［］ ５ 。在施加低 周反复水 平荷 载前 ， 先利 用液
一
面积很小 ， 残余变形很小 ， 刚度变化也不明显 ， 结构耗
能 较小 ， 结构 处 于弹性 工作 阶段 。 （ ）因为结 构裂 缝增 多和 开展 ， 架 在反 复 荷 载 ２ 框
循环作用下的滞回环开始呈 曲线状 ， 伴随着控制位移
循环 的递 增 ， 载 的加大 ， 回环 开 始 向 Ｘ 轴 方 向倾 荷 滞 斜 ， 层荷 载 一位移 滞 回 曲线 表现 的尤 为 明显 。当水 底 平荷 载循 环卸 载到 零 时 ， 移 无 法 归零 ， 明显 的残 位 有 余 变 形 。滞 回 曲 线 开 始 出现 弓形 ， 曲线 开 始 趋 于 丰 满， 同时可 以看 到 随着 加 载 位 移 的加 大 ， 曲线 出现 了
析 ， 再 生混凝 土 框 架 结 构 整体 抗 震 性 能 做 出评 价 ， 对
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服 点 。屈服 过后 ， 架 曲线 开始 趋 于 平 行 水 平轴 ， 骨 即 荷 载增 量很 小 ， 位 移 量 有 较 大 的增 加 ， 架 刚 度 下 但 框
（）在 同一个控 制 位移 △的三 次加 载循 环 中 ， ３ 加
载峰值依次略有降低 ， 反映出了结构在反复荷载下的
累积产生损伤， 框架 的承载力 、 刚度 随加载循环依次 降低 。在 同一个 控制位 移 △的 三次 加 载循 环 中滞 回
表示 。见 表 １ 列 。 所
ｉ
起 伏波 动 ， 映 出结 构在 开 裂后 ， 反 内力 重分 布过 程 ， 在 将 已破 坏 构件 的 内力转 移到 柱 上之后 ， 架承 载力 得 框
以微弱提高 ， 反映出框架较好 的延性［ ］ ７。
２ ３ 刚 度退化 ．
嘉
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由框架 骨架 曲线 分析 可 以得 出 ： （）框 架在 低周 反复 荷载 作用 下 ， 骨架 曲线 明 １ 其 显 的显示 出结 构 的特征 节点 ： 裂点 、 开 屈服 点 、 载最 荷 大值 点 和极 限位 移 点 。这 也充 分 的描 述 说 明框 架 经 历 的弹性 、 塑性 和极 限破坏 三个 工作 状态 。 弹
（ ）在 △一±２ ＂ １ ０ｍｍ 和 △一 ±３ ０ｍｍ 两 个 加 载
位 ， ；栅
（ ） １ 二 层 霄 聚 皿 城 ａ 毪
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（ ） 框 一 层 骨 架 脚 绩 ｂ
图 ４ 框 架底层荷载 一位移骨架 曲线
循环 ， 荷载 和位 移之 间 基 本 是 直线 关 系 ， 曲线 包 围的
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循环 所 能达 到最 大 峰值 点 的一 条 轨 迹 。骨 架 曲线 是 研究 结构 非 弹性 地震 反 应 的重 要 指标 。试 验框 架 骨 架 曲线见 图 ４所示 。
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如 １ 面
载装置施加低周反复水平荷载。加载装置见图 ２ 所示。
件设 计 ， 架具 体尺 寸及 详 细配筋 见 图 １ 示 。制 ］框 所 作 试验 框架 的再 生 混 凝 土立 方 体 抗 压 强 度 实 测 值 为 ３． ａ轴 心抗 压 强 度 为 ２． ａ ５３ＭＰ ， ３ ６ＭＰ 。梁 、 纵 筋 柱 采 用 ＨＲ ３ ５ 钢筋 ， 服 强度 为 ４５ １ＭＰ ， 限 Ｂ３ 级 屈 ４ ． ａ 极 强 度 为 ５ ５４ＭＰ 。箍筋 采用 ＨＰ ２ ５ 钢筋 ， 服 ９ ． ａ Ｂ３ 级 屈 强 度为 ４ ９ ３ＭＰ ， 限强 度 为 ５４ ６ＭＰ 。 ２． ａ极 ２ ． ａ
强度和刚度退化不明显， 累积损伤不大。
可能与框架加载体系单边加载有关 。
《 工程与建设》 ２ １ 年第 ２ 卷第 ３ ０１ ５ 期 ３ ７ ５
（ ）观察 框 架 骨架 曲线 屈 服 后 的最 大 承 载 力 有 ４
络 图， 结构 耗 能 能 力 还 可 以用 等 效 粘 滞 阻 尼 系 数 ｈ
０ ６ 按 位移 厶 的倍 数进 行循 环加 载 ， ．Ａ。 即加 载工 况 分 别 为 ±１ ±２ －３ ， △、 Ａ、４ Ａ… 每级 位移循 环 ３次 ， － 直至 结 构 承载力 下 降到最 大荷 载 的 ８ ％ 。 ５
能继续维持较高的承载力和延性 。
（）二层 荷 载 一位 移 滞 回 曲线 在 △一 ± １０ｍｍ ５ ０ 循环 ， 一层 荷 载 一位 移滞 回曲线在 △一±９ ０ｍｍ循 环
建 筑 物拆 除 ， 道路 改扩 建 产 生 的废 弃 混 凝 土 块 ，
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经 过 回收 、 裂解 、 破碎 、 分加 工 而成 的骨料 称 为再 生 筛
混凝 土 骨 料 （ ｅｙ ｌｄ Ｃ ｎ ｒｔ ｇ ｅ ａｅ 。使 用 Ｒ ｃ ｃ ｏ ｃｅｅ Ａｇ ｒｇ ｔ） ｅ
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压千斤顶 在框架 施 加竖 向荷载 ， 在框 架 的两 个 柱顶 施
为再 生混 凝 土在建 筑 结 构 中的 应 用 提供 试 验 依 据 和
理论 支撑 。
加竖 向荷载 （ ５ Ｎ）在 框架 梁 中点 处施 加 竖 向 Ｐ 一３５ｋ ， 荷载 （ ｚ ３ Ｎ） Ｐ 一 ０ｋ 。在 试 验过 程 竖 向荷 载保 持 不 变 。
性及耗ｔ ｔ 力等抗震性能 。试验研究表 明， ｔｆ 再生混凝土框架滞 回曲线 较为丰满 ， 有 良好 的耗ｔ ｉ 力； 具 ｌ ｔ 位移延 性系数 达 ３ ３ ． ４时 ， 截面屈服后仍具有较好 的变形恢复能力 。试验结果表 明再生 凝土框架具有 良好 的抗震性能 ， 昆 应用于工程实际是可行的 。
关键词 ： 再生混凝土框架 ； 低周反复荷载 ； 回曲线 ； 滞 刚度退化 ； 延性 ； ｔ ｌ 耗ｔ ｔ 力
中图分 类号 ： ＴＵ３ ５４； ７ ． ５ＴＵ９ ３ ３ ７． ＴＵ９ ３ １ ； ７． １ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：６ ３５ ８ （０ １ ０ ３ ６０ １７ ～７ １ ２ １ ）３０ ５ —３
环 差别 不大 ， 应 出结 构 在 反 复荷 载 作 用 下 ， 构 的 反 结
降明显 。在最后一个加载循环 ， 荷载下降超过最大荷
载的 ８％， ５ 结构 破 坏 。 （）框 架骨 架 曲线在 同一 个加 载 循环 ， ３ 即达 到相 同的控 制位 移值 ， 向承 载 能力 大 于 反 向 承载 能 力 ， 正
低 周 反 复 荷 载 下再 生混 凝 土 框 架 抗震 性 能 研究
余 超 ， 陈 丽华 ， 柳 炳 康
２００） ３０ ９ （ 合肥工业 大学 土木与水利工程学院 ， 安徽 合肥
摘
要： 通过对一榀两层单跨再生｝ 凝土框架进行低周反复荷载作用下 的试验 ， 昆 研究了再生｝ 昆凝土框架 的滞 回特性 、 刚度退化 、 延
在框架 左侧上 下层 两个 梁 柱节 点处 ， 用 液压 伺 服加 使
１ 实验设计
１ １ 试 件 设计 ．
本次 试 验为 一榀 两层 单跨 框架 ， 实验 室 内进行 在 再生 混凝 土 的制作 搅 拌 ， 注框 架 ， 浇 完成 养护 ， 吊装就
位试 验 。以普通 混凝 土设 计 理 论 为 基 础 进行 本 次试
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图 ３ 框 架 荷 载 一位 移 滞 回 曲线
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由框架 的荷 载 一位移 滞 回曲线 分析 可 以得 出 ：
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再 生混 凝 土骨料 部 分 或 全部 代 替 天然 骨 料 配 制 而 成 的混 凝 土 称 为 再 生 混 凝 土 （ ｃｃ ｄ Ｃ ｎｒｔ， Ｒｅｙｌ ｏ ｃｅｅ ｅ Ｒ ）］ Ｃ 口 。国内外 对再 生 ｝ 土 的物 理 材 料 力 学 性 能 昆凝 做 了大量 研究 ， 对再 生混 凝 土结构 的抗 震性 能 研究 但 较少 ＿Ｊ ２ 。本 文通 过 对一 榀两 层单 跨再 生混 凝 土框 架 。 在低 周反 复荷 载 的实 验 ， 究其 滞 回 曲线 、 架 曲线 、 研 骨 刚度退 化 曲线 、 性及 耗Ｉ ｌ力 。通 过 实验数 据 的分 延 ｔｔ
的第 三循 环 ， 可以看 到 随着 位 移 的增 大 ， 载 却 出现 荷
２ 试验结果分析
２ １ 滞 回 曲线 ．
框 架 滞 回曲线 是指在 低 周反 复荷载 加载 过程 中 ， 顶层荷 载 与框架 顶层 位移 之 间的关 系 曲线 ， 层荷 载 底
与框架 底层 位移 之 间 的关 系 曲线 。本试 验 中 的再 生
“ 拢 现象 ” 捏 。
（）加 载初 期 ， 架 达 到 弹 性 极 限点 之 前 ， 载 ２ 框 荷 位移之间呈直线单调关系， 骨架 曲线为一直线。框
架 梁 端开 裂后 ， 骨架 曲线 开 始 向水 平 轴 倾 斜 ， 载 增 荷
长速度滞后于位移增长 ， 这反映出框架整体刚度开始 下 降 。框架 屈 服后 ， 架 曲线 出 现 明显 的拐 点 ， 屈 骨 即
柳炳康 （９ ２ ， ， １ ５ 一） 男 安徽凤 阳人 ， 合肥工业大学教授．
３６ ５ 《 程 与建 设 》 ２ １ 年 第 ２ 卷 第 ３期 工 ０１ ５
本 次 试验采 用位 移控 制 的加载 办法 ， 在加 载过 程 中， 以屈服 位移 为加 载 起 点 ， 层 与 一层 加 载 位 移 比 二
０ － ０ 。 。
收 稿 日期 ：０ １０—７ 修 改 日期 ：０ ｌ０ ８ ２ １ －４０ ； ２ １一４１ 图 ２ 试 验 加 载 装 置 图
基金项 目： 安徽省 自然科学基金资助项 目（ ９ ４ ４ ６ ） ０ ０ １ １ ３
作者简介 ： 余
超 （９ ３ ， ， １ ８ 一） 男 安徽合肥人 ， 合肥工业大学硕士生