不同轴压比下玻化微珠保温混凝土柱抗震性能试验研究

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玻化微珠保温混凝土是集轻质、承重、保温、防火于一身的新型无机保温材料混凝土,使用该混凝土整体浇筑的建筑结构在保证承载力的基础上,减轻了自重,提高了抗震性能,实现了承重结构自保温,具有良好的防火性能,提高了战备安全性,是符合绿色建筑标准的整体保温隔热体系。在地震频发和政府号召节能减排的背景下,玻化微珠保温混凝土必将拥有广阔的发展前景和应用市场。但是对玻化微珠保温混凝土的研究目前主要集中在材料性能上,尚无结构标准来指导应用,本文以山西晋城玻化微珠保温混凝土试点工程为原型,选取该框架剪力墙结构中的竖向承重试件柱为研究对象,以轴压比为参数变量,采用低周反复荷载试验与计算机仿真模拟相结合的试验方法,研究了轴压比对玻化微珠保温混凝土柱抗震性能的影响。主要进行的工作如下:(1)对试验设计使用的C35混凝土进行基本力学性能指标的测试,包括轴心抗压强度、抗折强度和弹性模量等,为结构试验和模拟分析奠定基础。(2)针对0.05、0.20、0.35三种不同的轴压比设计了尺寸和配筋情况完全相同的三根玻化微珠保温混凝土柱和一根普通混凝土柱并进行竖向施加固定荷载,水平方向施加低周往复荷载的拟静力试验,结果显示,试件的裂缝以水平裂缝为主,轴压比越小,裂缝向上发展的越高,且试件的破坏形态均为弯曲破坏。(3)处理试验数据,通过承载力及滞回特征、骨架曲线、延性系数、耗能能力等指标对比分析玻化微珠保温混凝土柱与普通混凝土柱的异同及轴压比对玻化微珠保温混凝土柱抗震性能的影响,给出相关的设计建议。结果显示:玻化微珠保温混凝土柱与作为对比试件的普通混凝土柱相比在保证承载力的基础上,延性系数提高了19.35%,总耗能量提高了116%,且滞回环多而饱满,骨架曲线下降段也更为平缓;当轴压比在0.05到0.35之间时,轴压比越大,柱的承载力越大,延性系数越小,耗能能力越差。(4)采用ABAQUS非线性有限元分析软件,以试验使用试件为基型进行模拟分析,通过将计算结果与试验结果进行对比,检验了模型参数及有限元分析的可靠性,在此基础上,又模拟了轴压比为0.10、0.30和0.40的三种情况,综合考虑承载力和延性系数等因素,建议混凝土强度等级为C35的玻化微珠保温混凝土柱的轴压比设计值宜取为0.10~0.30,在此范围内承载力随轴压比的增加基本上呈线性增长,并经拟合给出了关系式。结果还得出轴压比超过0.35时承载力几乎不再增长的结论。
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