区域约束混凝土结构发展历程及展望

１ 理 论研 究现状
短 梁抗剪试验 现象表 明当梁 的剪 跨比为 １时 ， 普通梁破坏 时出现 贯通 的斜 裂缝 ， 裂缝 两侧 混凝土 完全脱离 ， 而区域约 束梁
本构关 系反映 的是材料在荷载作 用下 的应 力一 应变关 系 ， 选 破 坏后 ， 约束 区段 （ 的上 部 ） 梁 的混凝土 仍然被约 束钢筋 （ 纵筋及 择合理的本构模 型对分析 结果精度 有重要 影响。从 １０ ９ ３年 ，ｏ－ 箍筋 ） Ｃ ｎ 牢牢锁 住 ， 区域约束效果十分 明显。 ｓ ｅｅ ｉ ｒ 首次指 出利 用螺旋 箍能 有效约 束轴心 受压 柱开始 ， 们对 ｄ 人 梁 受弯试验 表 明在简支梁跨 中截 面上端设置约束 箍筋 ， 承 约束混凝土的研究已一百年 ， 间 ， 出了很 多应力一 应变模 型 ， 载力提 高 ３ ％ 一 ０ ， 其 提 ０ ４ ％ 延性提高 ７ ％ 以上 ， ０ 刚度 提高 ２ ％～３ ％ ， ０ ０ 如 Ｋ ｎ．ａｋ模型 、ｈｉｈ模型 、 ｎ ｅ 模 型、 ａｉｓ 型 、 大炎 可见约束作 用很好 。 ｅｔ ｒ Ｐ Ｓｅ ｋ Ｍａｄｒ Ｆｆｉ模 ｔ 林 模型 、 刑秋顺模型 等等 ， 建立 的途 径多样 ， 有纯 理论 推导 ， 数值 有 区域 约束混凝土柱小 偏心 受压试 验 发现在 小偏心 荷载作 计算 ， 半理半经验论 以及纯经验等 。根 据前期对 轴心 受压 短柱 用下 ， 有 有效约束的受压 区可 以有 很大 的塑性发 展 ， 坏时箍 筋鼓 破 试验研究得到 的数 据 ， 过 回归分析 ， 通 曹新 明教授 提 出 了区域约 曲 ， 纵筋压 曲， 呈廷性 ， 破坏 在经过很 大 的塑性 变形后 ， 子在 二 柱 束混凝 土的本构关系 ， 图 ２ 见 。 阶弯矩作用下 ， 受拉边钢筋屈服 ， 转化为大偏心 受压破坏。 根据 区域约束混凝 土的本 构关 系 ， 新宾 、 长福 在有 限元 庞 易 区域约束混凝土柱往 复荷载试验 发现在往复荷载 作用 下， 软件 Ａ Ｓ Ｓ中采用分离式钢筋模型建 立井字 箍、 形箍 、 ＮＹ 矩 小方箍 不 同的箍筋约 束形式对 约束混 凝土柱 中约束钢筋 的约束效 果有 三种箍筋形式模 型 ， 行往 复荷载作 用下约 束钢 筋试验 研 究 ， 进 结 很大影响。 由于配箍形式的不同 ， 形箍、 矩 井字箍、 小方箍混 凝土 合 已有 的约束混凝土理论 ， 对约束混凝土 中约 束钢筋 的约束机理 柱 中的箍筋约束应力在混凝土柱截面中的分布有很大区别。矩形
区 域 约 束 混 凝 土 结 构 发 展 历 程 及 展 望
商开友 曹新 明
（． １ 贵州大学空间结构研究中心 ， 州 贵阳 ５ ００ ； ２ 贵 州大学职业技术学院土木工程系 ， 州 贵阳 ５０ ０ ） 贵 ５０ ３ ． 贵 ５０ ３
摘
要： 对区域约束混凝 土的约束形式 、 束机理 以及 与传统约束 混凝土 的区别进行 了介绍 ， 约 阐述 了区域约束混 凝土 的本 构模型
范 围。
０４ ９ ．３
区域约束混凝土是相对于箍筋约束混凝 土构件提 出的思 想 ， 区域约束是将构件截面划分为若干个 区域 ， 每个 区域都 由纵 向钢 筋与横 向箍筋组成 骨架 ， 划分 的 区域 就形成 有效 约束 ； 被 根据 围 合的每个约束 区域 配箍 率 的大小 ， 又分 为强 约束 区和 弱 约束 区
０ 引言
及 其与轴压 比之 间的关 系进行 了探 讨 ， 并对 区域 约束形 式与普通
进 区域约束混凝土 的概念是 曹新 明在约 束混凝 土基 础上 提 出 约 束形 式进行 了比较 ， 而判 断约束 钢筋 对约 束混凝 土柱 承载 延性及耗能能 力的影 响。通 过有 限元模 拟分析 可 知， 曹新 明 来 的， 它突破 了传 统混凝 土结构 的约束 模式 ， 从根 本上 改变 了混 力、 凝土的约束机制 ， 使得 混凝土 的工作性 能得 到全 面改善 ， 结构 的 等提 出的区域约束混凝土本构关系模型 比较符合实际情况。 受 力性能 、 可靠度 及抗震 性能得 到大幅 度提 高 ， 将约 束混 凝土 也 １ 结构应 用到压弯 、 、 剪 扭等受力构件 中， 展 了约束 混凝土 的应用 拓
以及在有限元分析 中的应用 ， 目前针对 区域约束混凝土所作 的试验 以及相关 的试 验研究成 果进行 了总 结 ， 此基础上 ， 区 并对 在 对 域约束混凝土未来 的发展方 向提 出了展望。
关键词 ： 区域约束混凝土 ， 构关 系 ， 本 发展现状 中图分类号 ：Ｕ ７ Ｔ ３５ 文献标识码 ： Ａ
成上下两个 锥体 ， 当配箍 率较 高 时 ， 坏 为剪 压破 坏 ， 成斜 剪 破 形
图 １ 区域约束混凝 土柱截面示意图
面， 而区域约束混凝土柱 ， 混凝土先从 中间约束 弱的部分被压 碎 ，
且分 体柱能在较低 荷载作 用下 （ 峰值荷 载的 ４ ％左 ０ 本文主要对 区域约束混凝土的历史及 其发展现状 进行总 结 ， 形成分体 柱 ， 右 ）持续变形而不进～步破坏 。 ， 对其理论分析和实验研究分析情况进行介绍。
应 变 。
Fra Baidu bibliotek
图 ２ 区域约束混凝土模型示意 图
（ 图 １ ， 重约 束 ， 见 ）多 多重 核心 ， 区域 间协 调 工作 ， 有机 结合 … 。 ２ 试 验研 究现 状 为 了全面 了解 区域约束混凝土在轴 心受压 ， 心受压 以及往 偏 区域约束混凝土作为一种新的结构 形式 ， 其力学性 能及破坏形 态 贵 ０４年 与传统约束混凝土均有不同。由于约束机制 的改变 ， 使其受 力性 复荷载作 用下 的力学性 能， 州大 学曹 新明教 授等 人从 ２ ０ 开始做 了大量 的试验研究 。 能得到有效改善 ， 加上特殊 的破坏形态 ， 了结构 的抗震性能 。 增强
区域约束箍筋
至今为止 ， 已经做 了区域约束 混凝 土轴心 受压 短柱 试验 、 短
梁抗剪试验 、 梁受弯试验、 区域混凝土柱 小偏心受压 试验、 区域约 束混凝 土柱往复荷载试验。
注： 一强约束区 Ｉ Ⅱ 弱约束 区 一
区域约束混凝土轴心受压短柱试验 发 现 ， 井字箍 约束混凝 土柱在配箍率较低时 （ 不良约束 ） 构件为脆性 破坏 ， 构件 破坏时形
第３ ８卷 第 ７期
２０１２年 ３月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣ Ｔ Ｃ ＵＲ ＨＩ Ｅ Ｔ Ｅ
Ｖ０ ． ８ Ｎ ． １３ ｏ ７
Ｍａ． ２ １ ｒ ０２
・ ３・ ４
文章编号 ：０ ９ ６ ２ （０ ２ｌ７０ ４ －２ １０ — ８ ５ ２ １ －０ ３ ０ ０