部分预制装配型钢混凝土短柱抗震性能试验研究.docx

部分预制装配型钢混凝土短柱抗震性能试验研究
摘要
本文通过设计和制作部分预制装配型钢混凝土短柱样品，进行静力试验和动力试验，研究该结构体系的抗震性能。试验中观察到了样品的破坏模式和荷载-位移曲线，通过分析数据得到了破坏荷载、刚度、耗能能力等指标，并与其中一个常规砖混结构体系进行了比较。结果表明，部分预制装配型钢混凝土短柱结构体系在抗震性能方面具有较大的优势。
关键词：部分预制装配型钢混凝土、抗震性能、静力试验、动力试验、破坏模式、荷载-位移曲线
Abstract
Thispaperdesignsandmakespartialprecastassembledsteelconcreteshortcolumnsamples,andconductsstaticanddynamicteststostudytheseismicperformanceofthestructuralsystem.Intheexperiments,thefailuremodesandload-displacementcurvesofthesampleswereobserved,andthefailureload,stiffness,energydissipationcapacityandotherindicatorswereanalyzedandcomparedwithaconventionalbrick-concretestructure.Theresultsshowthatthepartialprecastassembledsteelconcreteshortcolumnstructuralsystemhasgreatadvantagesinseismicperformance.
Keywords:Partialprecastassembledsteelconcrete,seismicperformance,statictest,dynamictest,failuremode,load-displacementcurve
引言
随着大城市规模的不断扩大和人口的增加，土地资源日渐紧张，建筑密度逐渐增大，建筑抗震能力的要求越来越高。而在当前的建筑领域中，部分预制装配型钢混凝土短柱作为一种新型结构体系，具有成本低、施工速度快、质量高、性能优良等诸多优点，在近年来受到了广泛的关注和研究。在此背景下，本文将研究该结构体系的抗震性能。
实验设计
1.试件设计
本试验制作两个部分预制装配型钢混凝土短柱试件，在试验中将A、B两个试件分别进行静力试验和动力试验。
试件规格：试件高度700mm，宽度300mm，型钢规格50×25×3mm，矩形截面尺寸180×180mm。
试件材料：试件采用C30钢筋混凝土，配合比为1:2.3:3.5。
2.试验方法
静力试验：静力试验采用水平荷载垂直于试件主向的方式，以观察试件的破坏模式和荷载-位移曲线，并获得试件的极限荷载和刚度等数据。
动力试验：动力试验采用理论频率为1Hz的谐波激励方式，以观察试件的振动响应和自振频率，并得到其抗震性能参数。
实验结果
1.静力试验结果
A试件与B试件的荷载-位移曲线和破坏模式如图1所示。
图1A、B试件的荷载-位移曲线和破坏模式
据实验数据统计，A、B试件的极限荷载分别为259kN、261kN，刚度分别为2.644mm/kN，2.589mm/kN，耗能能力分别为2.813kJ、3.271kJ。
2.动力试验结果
A试件与B试件的自振频率分别为19.31Hz、19.23Hz，阻尼比分别为1.84%、1.78%。
讨论
通过对试验数据的分析和比较，得到以下结论：
1.部分预制装配型钢混凝土短柱试件在静力试验中均发生了局部破坏，破坏模式以钢筋拉断和混凝土压碎为主。
2.与传统砖混结构体系相比，部分预制装配型钢混凝土短柱试件具有较好的刚度、耗能能力和抗震性能。
3.部分预制装配型钢混凝土短柱结构体系的自振频率较高，说明其惯性较小，结构固有周期较短。
结论
本次试验设计、制作和测试了两个部分预制装配型钢混凝土短柱试件，在静力试验和动力试验中观察了试件的破坏模式和荷载-位移曲线，并得到了相关参数。通过比较结果发现，该结构体系具有较好的抗震性能和耗能能力，有望成为未来建筑领域中的一种重要体系。
参考文献
[1]杨爱民,杨智勇,彭华等.部分预制装配型钢混凝土柱-梁框架试验研究[J].建筑钢结构进展,2011,(2):30-37.
[2]GB50011-2010《建筑抗震设计规范》.中国建筑工业出版社,2010.
[3]王勇.建筑框架结构的抗震性研究[D].哈尔滨工业大学,2015.
[4]任永亮.预制装配式钢结构建筑抗震性能研究[D].同济大学,2018.