高強輕骨料混凝土結(jié)構(gòu)受剪性能分析及設(shè)計方法研究.pdf

1、高強輕骨料混凝土具有輕質(zhì)高強、耐久耐火性能高、隔熱保溫性能好、抗凍抗?jié)B性能優(yōu)等特點，是一種具有良好應(yīng)用前景的綠色建筑材料，但也存在彈性模量低，脆性突出等不足，易發(fā)生剪切破壞。近年來，強度等級為LC40~LC60的高強輕骨料混凝土制備技術(shù)逐步成熟，但與其相關(guān)的抗剪問題研究偏少?，F(xiàn)有規(guī)范主要以上世紀(jì)七、八十年代低強度輕骨料混凝土構(gòu)件試驗為依據(jù)，是否適用于高強輕骨料混凝土有待商榷，且未給出深受彎構(gòu)件抗剪的相關(guān)規(guī)定，框架整體模型受力性能試驗研究

2、也處于空白。因此，開展高強輕骨料混凝土構(gòu)件受剪性能研究具有重要的理論意義和實用價值。
　　論文以高強輕骨料混凝土力學(xué)性能分析為基礎(chǔ)，系統(tǒng)地對梁、柱、深受彎構(gòu)件、框架節(jié)點的抗剪及平面框架的受力性能進行了試驗研究及理論分析。主要內(nèi)容有：
　　1.采用高強頁巖陶粒配制了LC40級高強輕骨料混凝土，分析了骨料類別及配合比參數(shù)對其宏觀力學(xué)性能的影響；開展了集中荷載作用下8根剪跨比0.26~1.04、跨高比為2和3的LC40級高強輕骨料

3、混凝土簡支深受彎構(gòu)件受剪性能試驗，對其破壞過程和破壞形態(tài)進行了分析，揭示其破壞機理，重點研究了剪跨比、跨高比對開裂荷載、極限荷載及破壞形態(tài)的影響；
　　2.完成了4個1/3縮尺比例的不同軸壓比和核心區(qū)配箍率的高強輕骨料混凝土框架中節(jié)點低周反復(fù)荷載試驗，分析了各試件的破壞形態(tài)和破壞過程，系統(tǒng)研究了軸壓比和核心區(qū)配箍率對節(jié)點受剪能力、滯回特性、延性耗能等的影響；
　　3.結(jié)合試驗研究，基于抗剪模型和統(tǒng)計理論對高強輕骨料混凝土梁、

4、柱、深受彎構(gòu)件及框架節(jié)點受剪能力進行理論分析，并提出相應(yīng)設(shè)計建議；
　　(1)鑒于不同時期因骨料生產(chǎn)技術(shù)引起的輕骨料混凝土強度差異，綜合各國規(guī)范及統(tǒng)計抗剪模型計算表明：高強輕骨料混凝土梁受剪承載力提高幅度和延性較低強度有所下降，并提出依據(jù)強度不同選取不同混凝土折減項用以設(shè)計；
　　(2)通過試驗結(jié)果及抗剪計算理論研究表明：不同配箍率的輕骨料混凝土柱延性差異顯著，其延性設(shè)計較強度設(shè)計更為重要，建議提高橫向配箍增強高強輕骨料混凝

5、土柱的延性；
　　(3)基于拉壓桿模型，完成了271組普通混凝土深受彎構(gòu)件受剪承載力計算與試驗驗證。且經(jīng)參數(shù)修正后應(yīng)用于高強輕骨料混凝土深受彎構(gòu)件及中節(jié)點抗剪計算，分析了高強輕骨料混凝土軟化系數(shù)、彈性模量等取值的合理性。并基于本文試驗結(jié)果，提出高強輕骨料混凝土深受彎構(gòu)件的拉壓桿模型抗剪設(shè)計方法；
　　(4)鑒于混凝土材料的離散性和試驗數(shù)據(jù)的有限性，結(jié)合271組鋼筋混凝土深受彎構(gòu)件受剪性能試驗，推導(dǎo)了區(qū)別于傳統(tǒng)統(tǒng)計方法的深受彎

6、構(gòu)件的貝葉斯概率抗剪計算模型，且通過后驗參數(shù)的顯著性進行模型簡化，并在完成簡化概率模型的準(zhǔn)確性和合理性驗證后，將其應(yīng)用于高強輕骨料混凝土深受彎構(gòu)件受剪計算；
　　(5)依據(jù)高強輕骨料混凝土深受彎構(gòu)件和框架節(jié)點試驗分析及理論計算結(jié)果，結(jié)合我國《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》，提出采用不同混凝土項折減系數(shù)用以高強輕骨料混凝土深受彎構(gòu)件和框架中節(jié)點的抗剪設(shè)計。
　　4.通過一榀1:5比例的兩層兩跨高強輕骨料混凝土框架整體模型低周反復(fù)荷載試驗

7、，系統(tǒng)研究了框架受力過程、破壞形態(tài)與破壞機制、延性耗能等。結(jié)果表明：按照《輕骨料混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》設(shè)計的高強輕骨料混凝土框架實現(xiàn)了“強柱弱梁、強節(jié)點弱構(gòu)件”的設(shè)計目標(biāo)，整體與各層間滯回曲線均較為飽滿，框架具有較好的耗能能力。同時，以試驗框架為基礎(chǔ)，結(jié)合Mehanny S S F和 Deierlein G G提出的考慮首次超越破壞和累積損傷的轉(zhuǎn)角延性模型，將結(jié)構(gòu)及構(gòu)件損傷分為5個等級，并對框架柱各個加載階段的破壞指數(shù)進行計算，進而達(dá)到驗