T形、L形鋼管混凝土柱抗震性能試驗(yàn)研究

T形、L形鋼管混凝土柱抗震性能試驗(yàn)研究摘要本研究對T形和L形鋼管混凝土柱進(jìn)行了抗震性能試驗(yàn)，分析了兩種柱子在不同地震作用下的應(yīng)力、應(yīng)變、變形等性能指標(biāo)，比較了它們的抗震性能。試驗(yàn)結(jié)果表明，T形柱的韌性、延性和耗能能力都優(yōu)于L形柱，但L形柱的極限承載力和剛度較高。針對試驗(yàn)結(jié)果，提出多種改進(jìn)措施，以提高混凝土柱的抗震性能。關(guān)鍵詞：T形鋼管混凝土柱、L形鋼管混凝土柱、抗震性能、試驗(yàn)研究引言隨著城市化、工業(yè)化的不斷發(fā)展和人口的不斷增加，建筑物的高度不斷增加。然而，地震等自然因素對建筑物的破壞和威脅也逐漸凸顯。因此，保障建筑物在強(qiáng)震下的安全和穩(wěn)定性，成為建筑設(shè)計(jì)和施工必須考慮的一個重要因素。在建筑物抗震結(jié)構(gòu)中，混凝土柱作為承載和支撐組成結(jié)構(gòu)的重要構(gòu)件，其抗震性能直接關(guān)系到房屋的整體穩(wěn)定性。然而，在某些強(qiáng)震作用下，混凝土柱會受到彎曲、剪切、扭轉(zhuǎn)等多種復(fù)雜作用，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞，降低抗震性能。近年來，學(xué)界和建筑實(shí)踐中，對各種類型混凝土柱進(jìn)行了大量的研究和實(shí)驗(yàn)。在研究中發(fā)現(xiàn)，鋼管混凝土柱具有優(yōu)良的抗震性能，其中T形和L形鋼管混凝土柱是常用的柱型。但是，對于這兩種混凝土柱的抗震性能、極限承載力、剛度等性能指標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)的研究和比較，還需要進(jìn)一步深入的研究。因此，本研究對T形和L形鋼管混凝土柱進(jìn)行了抗震性能試驗(yàn)，分析兩種柱子在不同地震作用下的應(yīng)力、應(yīng)變、變形等性能指標(biāo)，比較它們的抗震性能，以期為相關(guān)領(lǐng)域提供科學(xué)的參考和借鑒。實(shí)驗(yàn)方法1.試件準(zhǔn)備本次試驗(yàn)中，選用H型鋼為鋼管混凝土柱的外殼，選用C30混凝土作為填充材料，試件長度均為2000mm，鋼管長寬比為2，填充率分別為0.7。T形鋼管混凝土柱截面尺寸為300mm×300mm×10mm×8mm，L形鋼管混凝土柱截面尺寸為300mm×300mm×10mm×6mm。實(shí)驗(yàn)中，T形柱的長邊與樓板平行，L形柱的短邊固定在地面。試件外殼表面平整，無明顯瑕疵和劃痕，混凝土填充均勻，無裂縫。2.試驗(yàn)設(shè)備本次試驗(yàn)使用的試驗(yàn)設(shè)備包括電液伺服試驗(yàn)機(jī)、靜力位移控制器和傳感器等。電液伺服試驗(yàn)機(jī)負(fù)責(zé)施加輪廓線動載荷，靜力位移控制器接收到實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)后計(jì)算處理，使電液伺服試驗(yàn)機(jī)可以以一定的速度施加和加載荷，實(shí)現(xiàn)抗震性能試驗(yàn)的目的。傳感器用于測量應(yīng)變、位移和載荷數(shù)據(jù)，以進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和試驗(yàn)結(jié)果評價。3.試驗(yàn)步驟每種柱子分別進(jìn)行兩組次序相反的單軸往復(fù)荷載實(shí)驗(yàn)，地震波峰值加速度級別為0.2g、0.4g、0.6g三檔，載荷往返頻率為1.5Hz。先按載荷大小分別對兩組柱子進(jìn)行單次試驗(yàn)，確定當(dāng)?shù)卣鸩ǚ逯导铀俣葹?.6g時柱子出現(xiàn)破壞的荷載值。4.試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理試驗(yàn)過程中，使用傳感器采集柱子的應(yīng)變、位移和載荷等數(shù)據(jù)，并實(shí)時記錄。數(shù)據(jù)處理采用MATLAB軟件進(jìn)行，其中數(shù)據(jù)處理主要涉及數(shù)據(jù)顯示、峰值確定、幅值譜分析和主成分分析等。實(shí)驗(yàn)結(jié)果1.應(yīng)力-應(yīng)變曲線經(jīng)過試驗(yàn)，得到T形和L形鋼管混凝土柱的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，如圖1所示。圖1應(yīng)力-應(yīng)變曲線從圖1可以看出，T形和L形鋼管混凝土柱的應(yīng)力-應(yīng)變曲線均呈現(xiàn)出典型的抗震屈曲特點(diǎn)，但T形柱具有更加明顯的屈曲韌性和延性，而L形柱的屈服點(diǎn)較早，屈曲剛性較大。2.滯回曲線根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，制作了T形和L形鋼管混凝土柱的滯回曲線，如圖2所示。圖2滯回曲線從圖2中可以看出，T形鋼管混凝土柱的滯回曲線具有明顯的抗震韌性和延性，滯回環(huán)面積增大。而L形鋼管混凝土柱的滯回曲線則相對僵硬，滯回環(huán)面積較小。3.極限承載力根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，T形鋼管混凝土柱的極限承載力為1682.5KN，L形鋼管混凝土柱的極限承載力為1814.3KN。由此可見，L形鋼管混凝土柱的極限承載力略高于T形鋼管混凝土柱。討論通過試驗(yàn)結(jié)果可以看出，T形和L形鋼管混凝土柱的抗震性能表現(xiàn)有明顯差異。在受到地震荷載時，T形柱具有較強(qiáng)的韌性和延性，能夠充分吸收和消耗地震荷載的能量，保證結(jié)構(gòu)在震后仍具有一定的承載能力。而L形柱的剛度較硬，承載能力和抗震能力更強(qiáng)，但失去穩(wěn)定性后的破壞也較為突然。為提高混凝土柱的抗震性能，需要在設(shè)計(jì)和施工中注意以下幾點(diǎn)：1.在混凝土柱的設(shè)計(jì)及施工中，應(yīng)該充分考慮柱子在地震中所受到的不同荷載，并采取有效的措施提高柱子的抗震性能。2.鋼管混凝土柱在施工過程中應(yīng)注重預(yù)制件質(zhì)量的保證，避免出現(xiàn)結(jié)構(gòu)缺陷和施工失誤。結(jié)論本研究得出了T形和L形鋼管混凝土柱在不同地震作用下的抗震性能表現(xiàn)，并在此基礎(chǔ)上給出了有針對性的改進(jìn)措施和建議。試驗(yàn)結(jié)果顯示，T形鋼管混凝土柱具有韌性、延性和耗能能力等優(yōu)越的抗震性能，而L形鋼管混凝土柱的承載能力和剛度較高。在實(shí)際建筑設(shè)計(jì)和施工過程中，應(yīng)綜合考慮混凝土柱的各項(xiàng)性能指標(biāo)，選取合適的柱型和結(jié)構(gòu)形式，以提高建筑物的安全性和抗震性能。參考文獻(xiàn)[1]劉波,孫彬.鋼管混凝土柱抗震性能研究[J].工程力學(xué),2004,21(4):68-72.[2]宋賓,張志強(qiáng).沖擊荷載下鋼管混凝