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浅析钢丝网对抗震性能影响的试验研究

0 引言

钢筋混凝土框架结构相较于其他建筑结构具有建筑空间设置较为灵活、性价比相对较高的特征,以及抗震性能较为出色的优点。在国内外建筑结构建设中应用较广。但在近些年,钢筋混凝土框架结构虽然较为牢靠但在国内外的大型地震中仍有损坏。经历次地震灾害调查表明,框架节点是结构抗震的薄弱部位[1-3]。一旦框架结构的节点失效,将很难再进行加固和修复如初。钢筋混凝土框架结构的受力破坏大多情况下发生于节点及节点附近与之相连接的梁端、柱端区域[4]。在这其中,梁端的延性是框架结构用来耗散地震并减少结构位移破坏的重要因素,对整个结构的构件稳定及安全具有重要的影响,从而提高结构的抗破坏能力。提高了构件的延性才能适当大幅增强钢筋混凝土框架结构的部分抗震能力。

场景假设:假设LISP网络a的X节点需要借助虚拟专用网络来进入网络b。网络a与网络b的隧道路由器的网络侧接口分别为if0和if1,且两个网络的IP承载网测接口分别为if1和if0。

下面将着重介绍提高钢筋混凝土框架结构抵抗地震能力的具体方法。

为保证节点的刚度,强度等正常性能。传统的方法通常是在结构的节点核心区和近梁端及近柱端布置数量相当的钢筋。但同时节点核心区又存在纵向钢筋与其交汇,从而导致施工中钢筋的绑扎变的极为困难,还会导致混凝土浇筑的过程中难以振捣密实,使施工质量无法得到保证,易出现重大事故。结构抗震的核心就是通过提升构件的延性,增加构件抵抗地震的对应潜力,从而相应加强构件的抗倒塌能力[5-6]。要提高延性可以尽可能在使构件开始进入非弹性的阶段时,框架结构的塑性铰首先在梁端开始泛起,塑性铰通常以其自身受力而转动的方式来伤耗地震积攒的能量,塑性铰产生的变形还会降低结构的刚度。

本文将着重介绍下面这种提高构件延性的方法:即在梁端塑性铰区域内放置钢丝网片,以此来替代传统方法中使用的箍筋,然后让此钢筋混凝土框架边节点在低周往复荷载下进行测验,比较其与普通混凝土框架边节点在模拟地震效应的低周往复荷载下的破坏形状、滞回特征等方面的抗震性能,从而得出钢丝网片对梁端延性的改善效果以及构件抗震性能的变化。

1 试验概况

1.1 试件设计

本次实验共设计3个试件,编号为BJ1~BJ3。BJ1为不在梁端塑性铰区域放置钢丝网片,BJ2为在梁端塑性铰区域内放置1片钢丝网片,BJ3为在梁端塑性铰区域内放置2片钢丝网片。然后分别对3个试件施加低周往复荷载,通过裂缝出现的时间和形态对比3个节点的抗震性能,分析钢丝网片和碳纤维网片对梁端延性的影响。

梁截面尺寸为150mm×300mm,柱截面尺寸为250mm×250mm,梁的纵筋为HRB400,柱的纵筋为HRB400。试件具体的尺寸及配筋如图1所示,混凝土本次采用C60混凝土,立方体抗压强度为58.61Mpa,轴心抗压强度为51.51Mpa,弹性模量为4.07×104Mpa,本实验在梁节点核心区加入钢丝网片,钢丝网片规格为40mm×40mm×0.9mm,放置方式与柱平行,与梁垂直,大小与梁截面相同为150mm×300mm,试件BJ2放置1片钢丝网片,试件BJ3放置2片钢丝网片。具体的钢丝网片和钢筋笼的捆绑示意图见图2。

图1 试件配筋

图2 钢丝网片绑扎示意图

1.2 加载方式及试验测量

本实验用拟静力加载方法,即施加低周往复荷载,来效仿地震作用。加载装置见图3,加载制度本次采纳荷载-变形混合控制的方式。首先按荷载控制加载,每级荷载取5kN,使其循环一周,最终使其到达屈服的荷载。达到屈服荷载后按位移来控制加载,以屈服位移值的数倍开始进行加载,每一控制位移循环3次。梁和柱的纵向钢筋和箍筋的变化情况通过相应的应变片和应变仪来最终测量并显示出来。可以观测出各种试块的变化情况,从而得出试验结果。

图3 加载装置示意图

2 试验结果及分析

2.1 试件破坏形态

试件BJ1:对于未在梁端塑性铰区域内放置钢丝网片的试件BJ1。按图3加载装置加载,首先按荷载加载的方式加载,当梁端荷载抵达-9.98kN时,在梁端开始出现了首条斜裂缝,继续加荷载,当荷载达到-15.86kN时,节点核心区出现了首条斜裂缝,随着荷载增大不断有细小斜裂缝出现,抵达+23.8kN时,出现主斜裂缝,同时钢筋发生屈服,进入位移加载阶段。当位移达到-6△y时,试件承载力下降到60%以下,试验结束。破坏时裂缝见图4。时,节点区出现了主斜裂缝,另额外有多条毛细裂缝,钢筋发生屈服,进入了位移的加载阶段。当位移达到-7△y时,试件承载力下降到60%以下,试验结束。破坏时裂缝见图6。

图4 试块BJ1破坏时裂缝

图5 试件BJ2破坏时裂缝

试件BJ2:对于在梁端塑性铰区域内放置1片钢丝网片的试件BJ2。按图3加载装置加载,按荷载加载,当梁端荷载逐渐抵达-12.36kN时,梁端出现了首条斜裂缝,继续加荷载,当荷载达到-16.67kN时,节点区出现了首条可见到的斜裂缝,当荷载达到+27.81kN时,节点区逐渐出现了大量的毛细裂缝,开始进入位移加载阶段,当位移达到-6△y时,试件承载力下降到60%以下,试验结束。破坏时裂缝见图5。

试件BJ3:对于在梁端塑性铰区域内放置2片钢丝网片的试件BJ3。按图3加载装置加载,还是先按荷载加载,当梁端荷载达到-14.41kN时,梁端开始出现第1条可见的裂缝,继续加荷载至-17.06kN时,节点区出现首条斜裂缝,当荷载达到29.62kN

图6 试件BJ3破坏时裂缝

2.2 试验结果分析

图7 试件滞回曲线

分析比较3个试件的破坏形态。首先比较未加钢丝网片的BJ1和加了钢丝网片的BJ2,可以看出在核心区加了钢丝网片后,构件的屈服荷载较放钢丝网片之前得到了显著提高,梁端出现斜裂缝所需要的荷载较为提高。试件BJ2与试件BJ3相比较,多加1片钢丝网片的BJ3的屈服荷载较BJ2更为提高,同时在节点区呈现第1条斜缝隙所需的加荷更多。

在分析3个试件破坏形态的基础上,还需综合分析3个试件的滞回曲线,才能得出最终的试验结果,滞回曲线是确定结构及构件恢复力模型、进行对应的非线性地动反应和分析的依据。各滞回曲线相互对比而言越丰满,表明节点同等条件下消耗地震能量的能力越强。3个试件的滞回曲线如图7所示,通过分析3个试件的滞回曲线,可以看出BJ2和BJ3的丰满程度较为相似,BJ1丰满程度较弱与BJ2和BJ3,一定程度上说明在核心区内增加钢丝网片的做法是可行的。

本研究将海拔处于100~200 m之间的区域定义为丘陵,多为山区和平原接壤的地带,地表一般具有“二元结构”,即上部土壤、下部砂砾石,该区域每遇旱年和枯水季节,水资源不足,是易旱区。由于流域内的丘陵分布比较零星,且山体体积小,在以市为单元的基础上,不能单独地划分丘陵区,而是将与其邻近的平原一起组合成低丘陵平原区。最后根据流域内的地理位置和农业生产特征,将其分为豫西低丘陵平原区、淮南低丘陵平原区、南四湖西部低丘陵平原区等3个二级区。

3 结论

通过对3个节点核心区的钢筋混凝土试块的实验,得出以下分析现象和结果。

在电力系统中,电压互感器是一种仪表用变压器,是一、二次系统的联络元件,它能正确地反映电气设备的正常运行和故障情况。正确区分电压互感器单相接地与谐振对实际工作有很大帮助。

(1)在节点核心区内加入与梁平行的钢丝网片可以改善构件的抗震能力,一定程度提升结构的屈服荷载,造价低廉,较为实用;

从图1 B可以看出,TXG经氧化制备的GO在3405cm-1出现了羟基O-H的振动吸收峰、在1727cm-1出现了羰基C=O伸缩振动吸收峰、在1225cm-1出现了环氧基C-O的伸缩振动峰等,这初步说明经过氧化后的产物表面含有丰富的含氧官能团,如羟基、羧基和环氧基等,TXG成功被氧化;由图1 C可以看出,GO所含羟基、羰基、环氧基等基团的红外吸收峰几乎消失,这说明GO被成功还原制备了rGO。

(2)加入2个钢丝网片比加1个钢丝网片所提升的抗震能力更为显著,但在往核心区安装的过程中相比加1个钢丝网片复杂,滞回曲线丰满性略差,相比性价比较低,不宜大量使用,使用1个钢丝网片较2个钢丝网片更加实用。

参考文献

[1]Michele Calvi Gian,Mabenes Guido,Pampanin Stefano.Relevance of beam-column joint damage and collapse in RC frame assessment[J].Journal of Earthquake Engineering,2002,6(1):75-100.

[2]唐九如.钢筋混凝土框架节点抗震[M].南京:东南大学出版社,1989.

[3]傅剑平.钢筋混凝土框架节点抗震性能与设计方法研究[D].重庆:重庆大学,2002.

[4]郭继武,倪吉昌.钢筋混凝土框架结构抗震设计[M].北京:中国建筑工业出版社,1988.

[5]杨 靖.浅析钢筋混凝土框架结构延性抗震设计[J].中华民居,2013(30):104-105.

[6]JGJ 101—96,建筑抗震试验方法规程[S].北京:中国建筑工业出版社,1997.

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