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岩土研究院

压弯构件的抗震性能

270 2021-07-08 14:55:33

为了得到高强度钢材压弯构件在循环荷载作用下的滞回性能,参考我国《建筑抗震设计规范》GB 50011—2010 中规定的框架柱板件宽厚比限值,设计完成6个 Q460 钢材工字形截面和5 个 Q460 箱形截面压弯构件的循环加载试验,获得了其滞回性能的试验数据;并从破坏现象、滞回曲线,能量耗散、延性等方面进行了对比分析,研究了高强度钢材工字形截面和等边箱形截面压弯构件的抗震性能,并进行了数值参数分析,提出了设计建议

试验概况

试验以框架柱为研究对象。在水平地震作用下,框架柱的轴力变化较小。而弯矩随地震作用发生周期性变化。由于其反弯点在柱的中间高度附近,因此可将其简化为一端刚接、另一端铰接且可水平移动的悬臂柱,如图 6-25 所示。将反弯点至构件端部部分作为试验研究单元,先对柱子施加竖向压力,然后在悬臂端施加往复作用的水平荷载模拟地震作用。

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试件所用钢材均为 Q460C,钢材的力学性能如图 2-15 和表2-6 所示。

试验采用 2000t 电液伺服加载系统,该设备可以同时进行 2000t 竖向力加载和 200t 水平向力加载。

试验加载采用倒置悬臂方式进行,加载装置如图 6-27 所示。试件上端为刚接端,通过8 个 M36 高强度螺栓将端板与试验台上端相连。试件下端为铰接端,试件下端板通过4个 M36 高强度螺栓与铰支座相连,铰支座通过 12个 M36 高强度螺栓与作动器相连。试验时固定上板,通过升降作动器提供竖向荷载至预定轴压力,然后作动器按预设加载制度进行水平往复移动施加位移荷载到铰支座上,再由铰支座传递给试件悬臂端。加载使试件绕截面强轴弯曲。图6-27(a)中,1为作动器,2为铰支座下板,3为铰支座,4 为铰支座上板,5为试件,6为顶板夹具,7为上板,8为位移计。

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对于该加载装置中的悬臂柱。试件的悬臂长度应取为加劲板 上表面至铰支座中轴处的距离,其值l=1680mm,即柱净高 (1900mm)-加劲肋高度(400mm)+ 铰接端端板(30mm)+铰支座中轴高度 (150mm)。

试验的测量内容主要为荷载-位移曲线和应变发展曲线,测量装置包括位移测量装置和应变测量装置。其中位移测量由 7个位移计传感器组成,如图 6-28 所示,1#位移计固定在试验台延伸杆上,用于测量铰支座中轴处水平位移;2#位移计固定在铰接端端板上,用于测量铰支座与铰接端端板之间的相对滑移;3~6#位移计固定在试验台延伸杆上,测量箱形柱加劲板的竖向位移;7#位移计固定在试验台上,用于测量刚接端板与试验台之间的相对滑移。

试件荷载-位移曲线中的悬臂端水平位移由图6-28(a)中1#位移计测得,此位移计固定在试验台延伸杆上,连接在铰支座的转动部分,与铰支座轴心在同一高度。

试件的应变由应变片测得,图6-29 为应变片的布置方式,每个试件均布置了2 圈应变片共32 个应变片。第 1圈应变片布置在与加劲板上平面平齐处横截面位置,第 2 圈应变布置在距固定端高度为 B/2 处。每一圈应变均布置有 16 个应变片,其中翼缘等间距布置5个应变片,腹板等间距布置 3个应变片。

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