SRCRC转换柱型钢延伸高度试验及探究

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1、SRCRC转换柱型钢延伸高度试验及探究摘要：完成了12根SRCRC转换柱试件和1根钢筋混凝土柱对比试件的低周反复荷载试验，对具有不同型钢延伸高度转换柱试件的抗震性能进行了研究。对比研究了不同型钢延伸高度转换柱试件的骨架曲线，分析了延性、承载能力、耗能能力及强度退化率随型钢延伸高度的变化情况。转换柱试件的位移延性系数随着型钢延伸高度的增加呈现出先升后降的规律，型钢延伸高度达到3/5倍的柱高时位移延性系数达到最大值；型钢的延伸高度对承载能力影响不大；影响转换柱试件耗能能力的因素较多，且各因素之间尚有耦合关系,3/5倍的柱高是较为合理的型钢延伸高度

2、，此时试件的耗能能力较好且刚度和强度均保持了一定的稳定性；随着型钢延伸高度的增加，型钢与混凝土之间的粘结问题越突出,粘结裂缝的不稳定发展不但导致粘结破坏，而且使强度的稳定性越来越差，试件的强度退化率越来越小。关键词：型钢混凝土；转换层；延性；耗能能力中图分类号：TU398文献标志码：A文章编号:16744764(2012)05010207SRCRC竖向混合结构是底部楼层采用型钢混凝土(SRC)结构，上部楼层采用钢筋混凝土(RC)结构的特殊转换结构形式。SRCRC竖向混合结构在充分利用型钢混凝土柱良好的承载能力和变形能力、充分发挥其良好抗震性能

3、的同时，可以避免在建筑物底部楼层出现短柱，并且不会大幅度增加建设投资，较完全采用SRC结构具有更好的经济效益，是一种具有较大发展和应用前景的新型结构形式［16］0SRCRC竖向混合结构本质上属于竖向不规则结构，为了更好地衔接下部的SRC柱和上部的RC柱，减小强度和刚度的突变，避免出现明显的薄弱层，可以将最上面一层SRC柱的型钢向相邻上层延伸一定高度，形成一种特殊的转换构件，即SRCRC转换柱，也可简称为转换柱。转换柱具有较强的实用性，在日本已有学者对其进行试验研究［712］，这对于分析和理解转换柱的抗震性能起到了积极的推动作用，但是由于每次试

4、验的试件数量有限，仅侧重于个别参数对受力性能的影响，因此全面的试验研究和深入的理论分析亟待进行。由于型钢仅局部存在于转换柱的中下部，这种特殊的型钢存在方式对构件的抗震性能存在怎样的影响是众多学者普遍关心的问题，型钢在转换柱中的延伸高度成为了研究与分析的核心和重点。K=D(］伍凯，等：SRCRC转换柱型钢延伸高度的试验与研究笔者通过12根1/3比例的转换柱试件的低周反复荷载试验，对转换柱的基本力学行为进行了研究，分析了型钢延伸高度对转换柱破坏形态，以及位移延性系数、承载力、强度退化率、等效粘滞阻尼系数等基本抗震性能的影响。并以1根钢筋混凝土柱作

5、为对比试件，用于对比分析钢筋混凝土柱与转换柱力学性能的差异。试验结果与分析研究可为转换柱的合理设计及SRCRC竖向混合结构的推广与应用提供数据与参考。1试验概况完成了12根转换柱试件和1根RC柱对比试件的低周反复荷载试验，研究并分析了具有不同型钢延伸高度转换柱试件的抗震性能。试件截面尺寸为220mmx160mm,剪跨比A=L/(2h0)=2.5,L为试件高度，h0为截面的有效高度。图1给出了转换柱试件的钢骨架图：纵筋采用4根16mm的HRB335纵筋，配筋率为2.28%;转换柱试件分别配置了10号或14号Q235工字型钢，配钢率分别为4.08

6、%和6.11%;箍筋为6.5mm的HPB235光圆钢筋，箍筋间距为96mm(体积配箍率为0.96%),箍筋加密区的箍筋间距为48mm(体积配箍率为192%)□采用商品混凝土进行试件浇筑，实测混凝土150mm立方体抗压强度平均值为59.1MPa。通过分析与研究国外研究资料，型钢延伸高度达到2/5倍的柱高时型钢基本可以达到受弯屈服的状态，笔者试验以此值作为转换柱中型钢延伸高度的最小值。为了研究型钢延伸高度对转换柱抗震性能的影响「2根转换柱试件的型钢延伸高度分别取为2/5、3/5、4/5倍的柱高。表1给岀了各试件的设计参数。轴压比n=N/(fc-A

7、),fc为混凝土轴心抗压强度，N为轴向压力，A为截面面积。轴压比为0.4的试件,柱顶施加的轴压力约为460kN;轴压比为0.2的试件，柱顶施加的轴压力约为230kNo更详尽的试验信息可参看文献[13]o2破坏形态与配箍方式SRC柱在低周反复荷载作用下，型钢与混凝土存在剪力分配的问题，两者的剪力分配在节点区域基本上已经完成。转换柱由于型钢仅仅局部存在于柱的中下部，型钢与混凝土之间的共同工作必须依靠两者在柱身范围内的相互挤压完成，通过挤压混凝土将部分剪力传递给型钢。型钢与混凝土之间的相互挤压是两者达到共同工作的基础，也是导致转换柱内力传递畸变的诱

8、因。内力传递的畸变导致转换柱出现如图2(a,(b)所示、类似于RC短柱的剪切破坏。图3给出了试件SRC42N的箍筋在位移为0、20、3Ay时的箍筋应变：最大荷载前，