纤维筋混凝土的阻尼特性影响因素分析.pdf

2 0 1 5年第 1 1 期 1 】月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA C0NCRETE AND CEM ENT PR0DUCTS 201 5 No 1 1 No v e mbe r 纤维筋混凝土的阻尼特性影响因素分析 李勋峰 ， 杜嘉雯 ， 姚 运 。 ( 1 衢 州市 华安 建设 咨询 有 限公 司 ， 3 2 4 0 0 0； 2 浙 江 工业 大学建 筑 工程 学 院 ， 杭 州 3 1 0 0 0 4； 3 成都 理工 大 学工 程技 术学 院 ， 乐 山 6 1 4 0 0 7 ) 摘 要 ： 为保证建 筑结 构在 震动 中的安 定性 ， 对 影响混凝 土阻尼性 能的 因素进行 了分析 。 考察 了纤维筋 混凝 土 纵 向配筋率、 筋材 类型 、 箍筋 间距和构件尺寸等 因素对混凝 土阻尼性能的影响。通过 悬臂 梁 自由振动装置和 三点弯 曲梁式大尺 寸材料 阻尼测试装置对纤维 筋混凝 土阻尼 比和损耗 因子的测定 ， 结果表 明 ， 阻尼 比和损耗 因子都 可以表 征 混凝 土构件的 阻尼性能 ， 纵向配筋率在 0 9 以上时对混凝土 阻尼性能影响不 大， 混凝土 阻尼性能的提 高随着箍筋 间距 的缩小和筋材表面粗糙度的增 大以及加 载频 率的降低 而增大 ， 而构件 尺寸则对混凝 土阻尼性 能影响不大。 关 键 词 ： 阻 尼 比 ： 损 耗 因子 ； 纤 维 筋 Ab s t r a c t ：T o e n s u r e t h e s t a b i l i t y o f b u i l d i n g s s t r u c t u r e i n s h o c k i n g ， e f f e c t i n gc t o m o f c o n c r e t e d a mp i n g p r o p e r t y a r e a n a l y s e d ， t h e j n flu e n c e o t l o n g i t u d i n a l r e f o r c e me n t r a t i o o f f i b e r r e i n f o r c e d c o n c r e t e ， r e i n f o r c i n g t y p e s ， s t i r r u p s p a c i n g a n d d i me n s i o n o f c o mp o n e n t o n c o n c r e t e d a mp i n g p r o p e rt y i s s t u d i e d n1 e d a mp i n g r a t i o o f f i b e r r e i n f o r c e d c o n c r e t e a n d d a m a g e f a c t o r a r e t e s t e d b y f r e e v i b r a t i o n c a n t i l e v e r d e v i c e a n d d a mp i n g t e s t d e v i c e f o r t h r e e p o i n t d y n a mi c b e n d i n g d i me n s i o n ma t e r i a l t h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e d a mp i n g p r o p e rt y c o u l d b e c h a r a c t e r i z e d b y d a mp i n g r a t i o a n d l o s s f a c t o r ，t h e d a mp i n g p r o p e r t y k e p t s t e a d y w h e n l o n g i t u d i n a l r e i n f o r c e me n t r a t i o r e a c h e s O 9 d a mp i n g p r o p e r t y o f c o n c r e t e i n c r e a s e s wi t h d e c r e a s e d t h e s t i r r u p s p a c i n g a n d i n c r e a s e d t h e s u r f a c e r o u g h n e s s ， a n d d e c r e a s e d l o a d fr e q u e n c y ， d i me n s i o n o f e o m p o ne n t h a s l i t t l e e f f e c t o n da mpi ng p r o p er t y Ke y wor d s ：Da mpi ng r a t i o；L os s f a c t o r ；FRP 中图分类号 ： T U 3 9 8 9 文献标识码 ： A 文章编 号 ： 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 5 ) 1 1 5 8 0 4 O前言 我国是地震多发地区 ， 随着社会进步和经济增 长 ， 高层建筑越来越多 ， 轻质 、 高强 、 高阻尼 、 高耐久 性 是 未 来 建筑 材 料发 展 的一个 重 要 方 向I l l 。混 凝 土 结构阻尼系数小 ， 欲提高其抗震能力 ， 有效的手段 之一是利用纤维筋与混凝土共 同制备复合材料 。纤 维筋 混凝 土 ( F R P ) 可 以大 幅度提 高 混凝 土 的抗 震 能 力2 1 ， 目前 已在一些场合得到 了应用 ， 国内外学者也 对此建立 了一些数学模型 I 但 由于混凝 土结构受 震过程中的影响因素多变复杂i6 1 ， 因此 ， 往往不能准 确描述混凝土结构的抗震能力 。此外 ， 关 于混凝土 的阻尼特性 与制备条件的关系仍缺乏足够 的数据 。 针对上述 问题 本研究对纤维筋 混凝土在不同制备 条 件 下 的 阻尼 性 能变 化 情况 进 行 了探讨 ， 并 对 构 件 阻 尼 比和材 料 损 耗 因 子 变 化 的原 因进 行 了初 步 分 析 ，以期 为提高建筑物抗 震防震能力提供基 础数 据 ， 并 为进 一步拓 宽 纤 维筋 混凝 土在 地 震 多 发 地 区 和高层建筑中的应用奠定基础 。 基金项 目： 乐山科技 局项 目( 1 4 G Z D 0 4 5 ) 。 一 58 1 试 验 1 1 原材 料 本试验采用 4 2 5级普通硅酸盐水泥 ；砂为 中 砂 ， 区级配 ； 石子为连续级配 ， 粒径- 1 0 m m； 纤维 筋分为碳纤维筋和玻璃纤维筋 ， 采用深圳某公 司产 光 面纤 维筋 和带 叻纤 维 筋 。 1 2 试件 设计 制备 6 0 mmx 6 0 m mx 9 0 0 mm、 8 0 m mx 8 O m mx 1 0 0 0 m m、 1 0 0 m mx 1 0 0 mmx 1 2 0 0 m m 三种 尺寸 的试件 ， 由 于前 两种构件在纵筋 配筋率 的比较 中无法获得最 好 试验 效果 ，故取 1 0 0 mmx l 0 0 m mx l 2 0 0 m m 大 尺寸 构件作 为纵筋配筋率 比较 梁 。在配筋 率为 0 6 、 0 9 、 1 2 、 1 5 、 1 8 、 2 1 和 2 4 的条 件 下 ， 构 件沿梁全长封闭配箍 ， 箍筋 间距为 1 0 0 mm、 1 5 0 mm、 2 0 0 m m 三种 ， 箍 筋 采用 8号 钢丝 。试件 设 计情 况 如 表 1 所 示 。 1 3 试验 方法 与 数据处 理 ( 1 ) 阻 尼 比 通 过 悬 臂 梁 的 自由振 动 衰 减 法 对 不 同 因素 影 响下 的纤维筋混凝土构件的阻尼 比进行测试 ， 试验