高强螺旋箍筋约束混凝土柱抗震性能试验.pdf

第 3 0卷 第 2期 2 O 1 3年 6月 建筑科 学与工程 学报 J o u r n a 1 o f Ar c h i t e c t u r e a n d C i v i l E n g i n e e r i n g Vo 1 3 O NO 2 J u n e 2 0 1 3 文章编号 ： 1 6 7 3 2 0 4 9 ( 2 0 1 3 ) 0 2 0 0 2 1 一 O 7 0 _ I - _ _ Cj 同 强螺旋 箍筋 约束 混凝土柱 抗震性 能试验 张兴虎 ， 郑晓龙 ， 潘树宾 ， 姜维山 ， 李青宁 ( 1 西安建筑科技 大学 土木工程学 院 ， 陕西 西 安7 1 0 0 5 5 ； 2 隆基泰和实业有 限公 司， 河 北 高碑店0 7 4 0 0 0 ) 摘要 ： 为了研究高强螺旋箍筋约束混凝土柱的抗震性能， 完成了 2个普通箍筋混凝土柱及 2个高强 螺旋箍筋约束混凝土柱足尺模型的低周反复荷载试验 ， 描述 了高强螺旋箍 筋约束混凝 土柱的破坏 过程及破坏形态， 分析 了高强螺旋箍筋约束混凝土柱的滞回曲线 、 骨架曲线 、 延性性能和耗能能力。 结果表 明： 轴压比是影响试件延性性能的主要 因素之一 ； 高强螺旋箍筋约束混凝土柱在 高轴压比作 用下对框架柱延性性能及耗能能力提高的效果非常明显 ； 在轴压比相同的条件 下， 高强螺旋箍筋约 束混凝土柱滞回曲线饱满且无捏缩现象， 量纲一的骨架曲线下降段平稳 ， 延性性能较好 。 关 键词 ： 约束 混凝 土 ； 高强螺 旋箍 筋 ； 低 周反 复荷 载 ； 抗震性 能 中图分 类号 ： TU3 7 5 4 文 献标 志码 ： A Ex p e r i me n t o n S e i s mi c Be ha v i o r o f Co n c r e t e Co l u mn s Co n f i ne d wi t h Hi g h s t r e ng t h S p i r a l St i r r u ps ZHANG Xi n g h u ，Z HENG Xi a o l o n g ，PAN S h u b i n ，J I ANG W e i s h a n ， ( 1 S c h o o l o f Ci v i l En g i n e e r i n g，Xi a n Un i v e r s i t y o f Ar c h i t e c t u r e a n d Te c h n o l o g y Xi S h a a n x i ，Ch i n a ；2 Lo n g j i t a i h e I n d u s t r i a l C o ，L t d ，Ga o b e i d i a n 0 7 4 0 0 0，He b e i ， LI Qi n g n i n g a n 71 0 055， Ch i n a ) Abs t r a c t ：I n o r de r t o s t ud y t he s e i s mi c be ha v i o r o f t he c o nc r e t e c o l umns c o nf i ne d wi t h hi gh s t r e n gt h s pi r a l s t i r r u ps ，t he l o w c y c l i c l oa d i n g t e s t s of t WO or d i na r y s t i r r u p c on c r e t e c o l umns a nd t wo c o nc r e t e c o l umns c on f i n e d wi t h h i gh s t r e ng t h s p i r a l s t i r r u ps f u l l s c a l e mo de l we r e f i ni s he d， a nd t he f a i l u r e p r o c e s s a nd f a i l u r e p a t t e r n o f c onc r e t e c ol u m n s c o n f i n e d wi t h h i gh s t r e n gt h s p i r a l s t i r r u p s we r e d e s c r i b e d Me a n wh i l e ， t h e h y s t e r e s i s c u r v e s ， s k e l e t o n c u r v e s ， d u c t i l i t y p e r f o r ma n c e ，a n d e n e r g y d i s s i p a t i o n c a p a c i t y we r e a n a l y z e d Th e r e s u l t s s h o w t h a t t h e a x i a l c o mp r e s s i v e r a t i o i s o n e o f t h e ma i n f a c t o r s t o i mp a c t s p e c i me n d u c t i l i t y p e r f o r ma n c e Th e i mpr o v e me nt e f f e c t of c on c r e t e c ol u m ns c o nf i ne d wi t h hi gh s t r e ng t h s p i r a l s t i r r u ps u nde r hi g h a x i a l c o mpr e s s i o n r a t i o o n f r a me c ol u m n du c t i l i t y pe r f o r ma nc e a nd e n e r gy d i s s i p a t i o n c a p a c i t y i s v e r y o b v i o u s I n t h e s a me a x i a l c o mp r e s s i o n r a t i o ，t h e c o n c r e t e c o l u mn s c o n f i n e d wi t h h i g h s t r e ng t h s pi r a l s t i r r u ps s ho w t he a d v a nt a g e s i nc l u di n g f u l l hy s t e r e s i s c ur v e s a nd no pi n c h p h e n o me n o n ，s mo o t h n o n d i me n s i o n a l s k e l e t o n c u r v e d e c l i n e p e r i o d ，g o o d d u c t i l i t y p e r f o r ma n c e Ke y wo r d s：c o n f i ne d c o nc r e t e；hi g h s t r e ng t h s pi r a l s t i r r u p；l ow c y c l i c l oa di ng；s e i s m i c b e ha v i or 引 目 约束混凝土已经成为工程 中改善压弯剪构件或 结构力学性能的重要措施 ， 它是利用外部约束改善 混凝土 自身原有压弯剪特性 ， 以提高其抗压抗剪强 度及变形性能。混凝土受 到的侧 向压力越大， 限制 收稿 日期 ： 2 0 1 3 - 0 4 0 7 基金项 目： 国家 自然科 学基金项 目( 1 0 5 7 2 1 0 7 ) ； 河北省科技计划项 目( 2 0 1 1 1 8 8 ) 作者简介 ： 张兴虎( 1 9 5 6 一 ) ， 男 ， 陕西凤翔人 ， 教授级高级工程师 ， E ma i l ： z h a n g x i n g h u 1 2 6 c o rn。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 2 建筑科学与工程学报 2 0 1 3互 或约束其横向变形 的能力也越大 。采用普通箍筋约 束混凝土， 箍筋会过早屈服而丧失对混凝土的约束 能力 。采用高强螺旋箍筋约束混凝土， 可以使箍筋 对混凝土起到更有效 的约束作用 ， 提高其强度和延 性 ， 同时 又节 约钢 材 ， 便 于施 工 1 。 本文中笔者通过拟静力低周反复荷载试验 ， 与 普通箍筋混凝土柱进行对 比， 研究在不 同轴压 比下 密置高强复合螺旋箍筋约束混凝土柱的抗震性能 ， 从而为高强螺旋箍筋在实际工程中的应用提供一些 可靠的依据 。 1 试 验概况 1 1试件 设计 与 制作 共设计 4个 1： 1缩尺比例足尺模型， 其中 2个 普通箍筋混凝土柱作为对 比试件 ， 其余 2个作为高 强螺旋箍 筋约束混凝土柱 ， 试件尺寸及构造如 图 1 所示。试件 的剪跨 比均为 4 5 ， 长细 比为 9 ， 截面尺 寸均为 4 0 0 mm4 0 0 mm， 形状为“ _ l _ ” 。实 际柱高 2 0 0 0 mm， 理论柱高( 实际加载点高) 1 8 0 0 mm。每 个柱的混凝土强度设计 等级均为 C 4 0 ， 纵筋均为 8 根直径 2 2 mm 的 HR B 4 0 0级 钢筋 ， 普通 箍筋 混凝 土 柱的箍筋采用直径为 1 0 mm 的 HP B 3 0 0级钢筋， 箍 筋间距 非加密 区为 2 0 0 mm， 加密区为 1 0 0 mm 及 8 0 mm， 加密区长度为 5 0 0 mm， 箍筋形式为复合箍 ； 高强螺旋箍筋约束混凝土柱的箍筋采用中国钢铁研 究院提供的强度 1 1 0 0 MP a 、 直径 5 mm 的高强箍 筋 ， 箍筋间距为 5 0 mm， 为防止柱顶受压破坏 ， 设置 2 0 0 mm高箍筋加密区 ， 加密区箍筋间距 3 0 mm， 箍 筋形式为复 合螺旋 箍 ， 试 件下 端 的梁截 面尺 寸为 5 0 0 mm7 0 0 mm。试件尺寸及构造见图 1 ， 试件主 要设计参数见表 1 。 试件分 2批进行 浇筑 ， 均采用商品混凝土一次 浇筑成型， 2批 试件根 据 混凝 土结 构试 验方法标 准 ( GB 5 0 1 5 2 2 0 1 2 ) l 3 各 预 留 3组 边 长 1 5 0 mm 的标准立方体试块 ， 与试件 同等条件养护至加载开 始 ， 根 据 混 凝 土 结 构 设 计 规 范 ( G B 5 O 0 1 O 一 2 0 1 0 ) l_ 4 计算轴心抗压强度标准值 ， 混凝土及钢材材 料力 学性 能见 表 2 ， 3 。 1 2 试 验 装置 试验在西安建筑科技大学结构工程与抗震教育 部重点实验室进行 ， 试件通过压梁固定在试验台上 ， 采用美国 MT S 1 0 0 t 电液伺服作 动器对试件进行低 周反复荷载试验 ， 竖 向荷载 由 5 0 0 t 液压千斤顶及 杠杆放大稳压系统施加， 加载装置如图 2所示 ， 试验 口 一 _ -_ - = 一 I l l l 1 1 I l J l _ l l l l l J ， l l l l l 1 J l l l I I A A 截 面 ( a ) 试 件R C - 0 1 ， R C - 0 2 ) ) ) ) ) O2 8 0， 2 0 0 2 06 0 0 2 9 1 O 5 O 4 5 HS SC一 01 5 0， 3 0 0 7 8 5 0 3 2 0 0 1 8 4 5 HS SC O2 5 0， 3 0 0 7 8 5 O 3 2 O 0 5 5 4 5 注 ： RC表示普通箍混凝土柱 ； HS S C表示高强螺旋 箍筋约束混凝 土柱 ； n 为试验实际轴压比。 表 2 混凝土的力学性能 Ta b 2 M e c h a ni c a l Be ha v i o r s o f Co nc r e t e s 混凝 土 混凝土强 立方体抗压强度标 轴心抗压强度标 种类 度 等级 准值 ， ， k MP a 准值 S k MP a RC C4 0 5 4 9 3 6 7 HS SC C4 0 4 3 8 2 9 3 数据通过 日本产 T DS - 6 3 0数据采集仪采集 。 1 3加载 制度 首先 ， 在柱顶 由液压千斤顶施加竖 向荷载至设 计轴压比， 并在整个试验过程中保持稳定不变 。竖 向荷载施加完毕后 ， 再由电液伺服作动器开始施加 T 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2期 张 兴虎 ， 等 ： 高 强螺旋 箍 筋约束 混凝 土柱 抗震 性 能试验 2 3 表 3 钢材 的力学性 能 Tab 3 M e c ha ni c a I Be ha v i o r s o f St e e I 钢材种类 屈 服强度 ， MPa 极限抗 拉强度 f MP a 伸长率 8 HRB 40 0 4 9 O 6 6 3 2 3 5 螺旋箍筋 1 O 5 2 1 l 7 7 5 8 普通箍筋 3 1 O 4 7 5 2 8 0 反 力大 粱 _ L _ L 加 载 门 架 反 r l l 底 梁I l 力 墙 7 7 图 2试 验 加 载 装 置 Fi g 2 Te s t Lo a d i n g Equ i p me nt 水平荷载 。水平荷 载的施加采用荷 载一 位 移双控制 方法 ： 试件屈服前 ， 采用荷载控制分级加载 ， 每级荷 载 5 0 k N， 每级 循 环 1次 ， 直 至 试 件 屈 服 ； 试 件 屈 服 后 ， 采用位移控制 。 按屈服位 移的倍数进 行控制加 载 ， 每级 循环 3次 5 。 2 试 验结果与分析 2 1 试验 过程 及破 坏形 态 图 3为加载方向与柱面标志。荷载垂直作用面 为 A， B 面， c， D 面为侧面 。作动器推 出方 向为正 向， 即 A 面受拉 ， B面受 压 ； 作动 器 回缩 方 向为反 向 ， 即 A 面受压 ， B 面受拉 。 图 3 加 载 方 向 与柱 面 标 志 Fi g 3 Lo a di n g Di r e c t i o ns a nd Si g n o f Co l u mn Su r f a c e s 试件 R C 一 0 1 为普通箍筋混凝土柱 ， 试验轴压 比 为 0 2 0 ， 属 于 大偏 心 受 压 。当水 平 荷 载达 到 8 0 k N 时， D面距根部 2 0 mm处出现 1条水平裂缝 ， 随荷 载及加载循环次数增加 ， 水平裂缝继续开展并有斜 裂缝产生。当水平 荷载达到 2 0 0 k N时 ， 已有受拉 纵筋屈服 ， 进入位移控制阶段 。控制位移达到 2 ( 为柱顶位移) 时 ， A 面根部混凝土出现受压脱 落， c， D面均出现竖 向劈裂裂缝 ； 控制位移达到 4 ,A时， A， B面根部混凝土保护层剥落 ， 箍筋 、 纵筋外露 ； 控制 位移达到 5 时， 根部纵 筋压 屈， 试 验终 止 。试 件 RC - 0 1 破 坏形态 如 图 4 ( a ) ， ( b ) 所 示 。 试件 R C 一 0 2为普通箍筋混凝土柱 ， 试验轴压 比 为 0 5 0 ， 属于小偏心受压 。当水平荷载达到 2 0 0 k N 时， C面距根部 4 0 mm处 出现水平裂缝 ， 随荷载及 加载循环次数增加， 水平裂缝继续开展并有斜裂缝 产生。当水平荷载达 到 2 5 0 k N时 ， 已有受拉纵 筋 屈服， 改为位移控制加载。控制位移为 循环过程 中， A， c面角部存在少量混凝土被压碎 。控制位移 为 3 循 环过 程 中 ， 柱根 部 混凝 土 不 断脱 落 ， 纵 筋外 露。控制位移达到 4 时， 根部纵筋受压屈服 ， 试验 终 止 。试件 R C - 0 2破 坏形态 如 图 4 ( c ) ， ( d ) 所示 。 试件 HS S C 一 0 1为高强螺旋箍筋约束混凝土柱 ， 试验轴压 比为 0 1 8 ， 属于大偏心受压。水平荷载达 到 1 0 0 k N前 ， 试件处于弹性阶段， 未出现裂缝 。当 水平荷载达到 1 0 0 k N时 ， 柱根部 B面出现 1 5 0 mm 水平裂缝 。随荷载及加载循 环次数增加 ， 裂缝继续 开展并且增加 。当水平荷载达到 1 9 5 k N 时， 纵 向 受拉钢筋屈服 ， 试件改为位移控制加载。控制位移 为 循环过程 中， 裂缝增加且 出现大量贯 通裂缝 ， C， D 面出现大量剪切斜 裂缝。在 1 5 A循环 过程 中， 柱根部 2 0 0 1 T i m高度 以内出现纵向劈裂裂缝 ， 保 护层开始脱落 ， 控制位移达到 3 时 ， B， C面角部箍 筋外露 。控制位移达到 6 时， 柱根部 2 5 0 mm高度 的混凝土保护层完全脱落 ， 纵筋外露， 试件水平承载 力下降较大， 试验终止。试件 HS S C 一 0 1 破坏形态如 图 4 ( e ) ， ( f ) 所示 。 试件 HS S C - 0 2为高强螺旋箍筋约束混凝土柱 ， 试验轴压比为 0 5 5 ， 属于小偏心受压 。水平荷载达 到 2 0 0 k N前 ， 试件处于弹性阶段 ， 未出现裂缝 。当 水平荷载达到 2 0 0 k N 时， 柱根部 A， B面均 出现水 平贯通裂缝 。随荷载及加载循环次数增加 ， 裂缝继 续开 展并 且 增 加 。 当水 平 荷 载 达 到 2 5 0 k N 时 ， 已 有受拉纵筋屈服 ， 试件改为位移控制加载 。控制位 移为 循环 过 程 中 ， D 面 出现 大 量 剪 切 斜 裂 缝 ， 柱 根部 出现纵 向劈裂 裂缝 ， 开 始有 保护层退 出工作。 在 2 循 环过程中， 混凝土破坏加剧 ， 保护层脱落 区 域增加 ， 控制位移达到 3 时 ， 箍筋 、 纵筋外 露。控 制位移达 5 时， 柱根部 2 5 0 F i l m高度的混凝土保护 层完全脱落， 纵筋外露， 试件水平 承载力 明显下降， 试验终止 。试件 HS S C - 0 2破坏形态见图 4 ( g ) ， ( h ) 。 从图 4可以看出， 高轴压作用下柱根部破坏 比 c 口 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2期 张兴虎 ， 等 ： 高强螺旋箍筋约束混凝土柱抗震性能试验 2 5 线相对狭小 ， 下降段 比较陡 ， 延性相对较差 ， 其 中试 件 R C 一 0 2存在较为明显的捏缩现象， 但试件 HS S C - O 2曲线基本呈梭形 ， 滞 回环 比较饱满 ， 表现出高强 螺旋箍筋对混凝土的约束作用 ， 从而提高 了延性及 耗能能力 。试件的水平峰值荷载随轴压 比的增大而 增 大 。 2 3骨 架 曲线 在低周反复荷载试验中， 将荷载一 位移曲线的各 级第一循环 的峰值点所连接起来的包络线称作骨架 曲线。对试件的骨架 曲线进行量纲一化处理 ， 便于 更好地反映出试件的抗震性能。图 6为试件的量纲 一 化骨 架 曲线对 比 ， 其 中 P 为峰 值荷 载 。 通 过量 纲一 化骨 架 曲线可 以很 明显 地 看 出试 件 的强度增加和退化情况 ， 试件 R C 一 0 1与试件 HS S C 一 0 1有明显的屈服点， 在达到峰值荷载后 ， 下降段较 为平缓。试件 R C - 0 2与试件 HS S C - 0 2在达到峰值 荷载后 ， 荷载下降速度较快 。轴压 比较小 ， 试件的极 限变 形能 力 相对较 强 。 2 4 延性性 能 本文中采用位移延性系数 来分析高强螺旋箍 筋约束混凝土柱的延性性质 。试件的位移延性系数 按下式计算 一 I l 十 l l ， 一 丽 式 中： ， 分别为正、 反 向水平极 限荷载对应 的 极限位移 ； ， A y分别为正、 反 向屈服 时水平荷载 对 应 的位移 。 通 过试 件 的骨架 曲线 ， 取 水 平 峰值 荷 载 的 8 5 时所对应 的位移作为极限位移 ， 按 能量等效法确定 屈服位移 。极 限位移角 可由下式计算 。 一 l l 十 I = I l ， 。 、 2H 式中： H 为计算柱高。 由此 确定 的 试 件 屈 服 位 移 、 极 限位 移 及 延性系数 见表 4 。从表 4可以看出， 轴压 比是影 响柱延性的主要因素。轴压 比越高 ， 柱延性越小， 在 较 低轴 压 比下 ， 试件 HS S C O 1的延性 明显高 于 试件 R C 一 0 1的延性 ， 在较 高轴压 比下 ， 试 件 HS S C 一 0 2仍 然 比试件 R C 一 0 2的延性好 ， 但是两者差距 已不如低 轴压比明显 。 2 5耗能 能 力 耗能能力是指试件在地震作用下通过 自身的塑 性变形消耗地震能量 的能力_ 6 ， 应 以试件的滞 回曲 线包围的面积来衡 量。采用等效粘滞 阻尼系数 h A ram ( a ) 试件R C - 0 1 ，RC 0 2 骨架 曲线对 比 mm ( b ) 试件H S S C O 1 ， HS S C - 0 2 骨架曲线对比 A mm ( c ) 试 件RC - 0 1 ， HS S C 一 0 1 骨 架 曲线 对 比 d ra m ( d ) 试 件R C 0 2 ， H S S C 0 2 骨架 曲线对 比 图 6试件骨 架曲线对 E Fi g 6 Co mpa r i s o ns o f Sk e l e t o n Cur v e s o f Sp e c i me ns 来判别构件耗能能力的大小 ， 可 由下式计算 C h 一 ( 3 ) 厶 , D kO BE+ O DF 式中： S A B c + c D A 为滞 回环 的面积 ； S r )B + 0 D F 为与滞 回环上下定点相对应的三角形面积。 从表 4还可以看出： 在极限荷载作用下 ， 高强螺 旋箍筋约束混凝土柱的等效粘滞阻尼系数均高于普 通箍筋混凝土柱 ， 低轴压比试件 RC 一 0 1的等效粘滞 阻尼系数为试件 HS S C 一 0 1的 8 3 ， 高轴压 比试 件 R C 一 0 2的等 效 粘 滞 阻尼 系数 为试 件 HS S C 一 0 2的 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 6 建筑科 学与工程 学报 2 0 1 3生 表 4试验结果 Ta b 4 Ex pe r i me nt Re s u l t s 加载 试件编号 P k N P k N mm P k N 0 8 5 P k N mm 0试验值 0 平 均值 h 方向 正向 8 1 1 2 3 5 1 6 2 2 3 5 2 8 1 1 4 2 3 8 9 7 6 5 4 5 1 2 2 RC 01 3 9 9 1 1 9 0 0 2 5 8 反向 一8 3 8 2 2 9 7 2 1 8 O 1 2 5 8 4 4 2 1 9 6 7 9 5 6 O 1 1 6 正向 1 9 7 9 3 O 1 1 8 1 8 O 6 3 5 6 5 4 3 0 3 0 6 4 1 3 9 1 3 5 RC 一 0 2 2 4 4 1 3 3 5 0 2 5 4 反向 一1 9 6 8 2 7 5 9 5 1 6 7 0 3 4 3 1 0 2 9 1 6 4 4 3 3 1 1 3 4 正向 1 0 0 0 1 9 5 7 2 1 7 2 8 2 2 4 4 3 1 9 O 7 7 8 2 1 3 1 3 o HS S C 一 0 1 5 4 3 1 2 9 0 0 3 0 8 反向 一1 0 O O 一1 8 1 5 2 1 8 3 0 2 1 3 3 5 1 8 1 3 5 1 l 1 5 8 1 2 8 正向 2 0 0 0 2 4 4 3 6 1 9 8 1 2 6 3 5 8 2 2 4 0 2 5 0 6 3 1 3 0 HS S C O 2 2 9 O 1 3 0 5 0 3 2 0 反向 一2 0 0 0 2 6 6 2 6 1 6 2 6 3 0 6 O 3 2 6 0 1 3 5 3 2 1 1 3 1 注 ： P ， P 分 别 为 开裂 荷 载 、 屈 服 荷 载 。 7 9 ， 这说明高强螺旋箍筋约束混凝土柱 的耗能能 力 比普通箍筋混凝土柱更好。 2 6抗 力衰减 抗力衰减用抗力衰减系数 表示 ， 指相同控制 位移下第 i 次循环的最大荷载与第 1 次循环时荷载 之比 7 。试件抗力衰减系数 与水平位移 的关 系如 图 7 所 示 。从 图 7可 以 看 出 ， 抗 力 衰减 与控 制 位 移 及加载循环次数有关 ， 控制位移越大， 抗力衰减越明 显， 加载循环次数越多 ， 衰减幅度越大。这主要是因 为随着位移和加载循环次数的增加 ， 混凝 土裂缝变 多， 并且裂缝宽度有所增加 ， 伴随混凝土保护层的脱 落退出工作 ， 试件的有效受力面积减小 ， 试件损伤加 剧 ， 承载力不断下降。通过对 比可知 ， 普通箍筋混凝 土柱随位移及加载循环次数 的增加， 抗力衰减 幅度 逐渐增加， 而高强螺旋箍筋 约束混凝土柱却表现 出 不 同 的规律 ， 衰减 幅度 减小 。 2 7箍筋 用量 及约 束效 应 配置高强螺旋箍筋可 以显著地减少钢材用量 。 本文 中对箍筋用量进行对 比发现， 试件 HS S R 一 0 1 ， HS S R 一 0 2比试 件 R C 一 0 1节 省 2 9 8 的 钢 材 ， 比试 件 R C 一 0 2节 省 3 8 的钢 材 。 此外 ， 高强螺旋箍筋在节约钢材的同时 ， 又可以 有效地约束核心区混凝土 ， 改善混凝土的受力特性 。 通过对试验过程裂缝开展 的观察 ， 发现配置普通箍 筋的试件均在试件进入位移控制加载阶段前产生斜 裂缝 ， 而配置了高强螺旋箍筋的试件， 其斜裂缝的出 现都在试件进入位移控制加 载阶段后 ， 且 当混凝土 剥落后 ， 核心区并未产生明显的斜裂缝 。由此可见 ， 高强螺旋箍筋对试件起到了明显 的约束效果 ， 且限 制了斜裂缝向核心区混凝土开展。 2 8 设 计建 议 高强螺旋箍筋对混凝土的约束效果 比普通箍筋 有了本质 的提高 ， 其对框架柱延性的改善与轴压 比 和配箍率有很大关系 ， 文献 8 中的研究表 明， 高强 螺旋箍筋的轴压 比限值与最小配箍率的大小相关 ， 见 表 5 。 通过上述分析可知， 当设计配置密置( 箍筋间距 3 0 8 0 ram) 的高强螺旋箍筋时， 可在规范基础上将 其轴压 比限值适当放宽 0 1 ， 且其最小配箍率不应 低于规范要求 ， 以保证框架柱具有足够的延性 。 3 结语 ( 1 ) 高强螺旋箍筋约束混凝 土柱 比普通箍筋约 束混凝土柱的滞 回曲线更饱满并呈梭形 ， 且循环加 载次数更多， 在高轴压比下未出现捏缩现象 ， 耗能能 力得到很大提高。 ( 2 ) 高强螺旋箍筋约束混凝土柱量纲一 的骨架 曲线下降段更加平缓 ， 变形能力更强， 且高强螺旋箍 筋约束混凝土柱的延性有很大提高。 ( 3 ) 高强螺旋箍筋约束t 昆凝土柱的抗力衰减速 度及幅度 比普通箍筋混凝土柱更慢、 更小。 ( 4 ) 采用高强螺旋箍筋约束混凝土设计框架柱 时 ， 可以适当提高轴压 比限值 ， 而其最小配箍率不宜 减小 。 ( 5 ) 高强螺旋箍筋 约束混凝土是作 为框架柱改 善其抗震性能的有效措施 ， 工程 中可以考虑通过采 用高强螺旋箍筋达到相应的抗震要求 。 参 考文 献 ： Re f e r e n c e s： 1 史庆轩 ， 杨坤 ， 白力更 ， 等 高强箍筋约束高强混凝 土 柱抗震 性 能 试 验 研 究 J 土 木 工 程 学 报 ， 2 0 1 1 ， 4 4 ( 1 2 )： 9 - 1 7 S HI Qi n g x u a n， YANG Ku n， BAI Li g e n g， e t a 1 Ex p e r i me n t s o n Se i s mi c Be ha vi or o f H i gh s t r e n gt h Con - 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2期 张兴虎 ， 等 ： 高强螺旋箍筋约束混凝土柱抗震性能试验 2 7 E 2 水平 位 移 ram ( a ) 试 件R C 0 1 水 平 位 移 ram ( b ) 试 件R C - 0 2 水 平 位移 m m ( c ) 试 件HS S C 一 0 1 表 5 最小 配箍 率与轴压 比限值的关系 Tab 5 Re l a t i on s of M i ni mum Re i nf o r c e me nt Ra t i o an d Ax i a l Co mpr e s s i o n Ra t i o Li mi t Va l ue 最小配箍率 l 1 o 1 2 l 1 4 1 6 轴 压 比 限 值 l 0 7 0 8 l 0 9 1 0 发展展望E J 建筑结构学报 ， 2 0 0 9 ， 3 0 ( 增 2 ) ： 1 0 9 1 1 4 S HI Qi n g x u a n，HOU We i ， Z HANG Xi n g h u ， e t a 1 De v e l o p m e n t a n d P r o s p e c t s o f Ho o p Re i n f o r c e me n t C o n f i n e d C o n c r e t e E J J o u r n a l o f B u i l d i n g S t r u c t u r e s ， 2 0 0 9， 3 0( S 2 )： 1 0 9 1 1 4 1- 3 3 G B 5 0 1 5 2 -2 0 1 2 ， 混凝 土结构试验方 法标 准E s GB 5 0 1 5 2 2 O 1 2， Te s t i n g M e t h o d s o f C o n c r e t e S t r u c - t u r e 1- S 4 5 1- 6 1- 7 水 平 位移 m m ( d ) 试 件H S S C - 0 2 图 7 试件抗力衰减 系数 考与位移 的关 系 8 F i g 7 R e l a t i o n s o f S t r e n g t h D e g r a d a t i o n C o e f f i c i e n t a nd Di s pl a c e me nt f o r S pe c i me ns c r e t e Co l u mns Con f i n e d wi t h Hi gh s t r e ng t h St i r r u ps J C h i n a C i v i l E n g i n e e r i n g J o u r n a l ， 2 0 1 1 ， 4 4 ( 1 2 ) ： 9 1 7 史 庆轩 ， 侯炜 ， 张兴虎 ， 等 箍筋约束混凝 土结构及其 GB 5 0 0 1 0 -2 0 1 0 ， 混凝土结构设计规范I- s GB 5 0 0 1 O 一 2 O 1 0， Co d e f o r De s i g n o f Co n c r e t e S t r u c t u r e s - S 齐岳 ， 郑文忠 低周 反复荷载下核心高强混凝土柱抗 震性能试验研究 J 湖南 大学 学报： 自然科 学版， 2 0 0 9 ， 3 6 ( 1 2 )： 6 - 1 2 QI Yu e ， ZHENG W e n - z h o n g Ex p e r i me n t a l S t u d y o f t h e S e i s mi c Be h a v i o r o f C o n c r e t e C o l u mn s wi t h Hi g h S t r e n g t h C o r e Un d e r L o w C y c l i c L o a d i n g E J J o u r n a l o f H u n a n Un i v e r s i t y ： Na t u r a l S c i e n c e s ， 2 0 0 9， 3 6( 1 2 ) ： 6 1 2 ZHENG W e n z h o n g， J I J i n g Dy n a mi c Pe r f o r ma n c e o f An g l e s t e e l Co n c r e t e Co l u mn s U n d e r L o w C y c l i c L o a d i n g - I： E x p e r i me n t a l S t u d y J E a r t h q u a k e E n g i n e e r i n g a n d En g i n e e r i n g Vi b r a t i o n， 2 0 0 8， 7( 1 )： 6 7 75 齐岳 核心高强混凝土柱 力学性 能试验 与分析 I- D 哈尔滨 ： 哈尔滨工业大学 ， 2 0 1 0 QI Yu e Ex p e r i me n t a n d An a l y s i s o n Me c h a n i c a l Be h a v i o r o f Co l u mn s wi t h Hi g h S t r e n g t h Co n c r e t e C o r e V D Ha r b i n ： Ha r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y ， 2 0 1 0 姜维山 ， 白国 良 配复合箍 、 螺旋 箍、 X形筋钢 筋混凝土 短柱 的抗震性能及抗震设计 J 建筑结 构学报 ， 1 9 9 4 ， 1 5( 1 ) ： 2 - 1 6 ， 3 8 J I ANG We i s h a n， BAI Gu o l i a n g S e i s mi c Be h a v i o r a n d S t r u c t u r a l De s i g n o f RC S t u b Co l u mn s wi t h Ti e d S t i r r u p s ， S p i r a l S t i r r u p s a n d X - s h a p e B a r s J J o u r n a l o f B u i l d i n g S t r u c t u r e s ， 1 9 9 4 ， 1 5 ( 1 ) ： 2 - 1 6， 3 8 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m