局部變形縫試驗模型抗震性能及承載力研究

劉 卉 楊昕天 劉 虹

(1.長春工程學院土木學院,吉林 長春 130012； 2.長春電力勘測設計院，吉林 長春 130022; 3.煙臺職業學院，山東 煙臺 265500)

局部變形縫試驗模型抗震性能及承載力研究

劉 卉1楊昕天2劉 虹3

(1.長春工程學院土木學院,吉林 長春 130012； 2.長春電力勘測設計院，吉林 長春 130022; 3.煙臺職業學院，山東 煙臺 265500)

針對超長結構設置了局部伸縮縫，并把伸縮縫兩側一個柱矩作為計算單元，采用三種方案分別制作了試驗模型，并進行靜力分析和抗震分析，比較了各組模型的承載力、剛度和耗能能力，最后得出了最優方案。

局部伸縮縫，試驗模型，靜力分析，抗震分析

對于超長建筑，我國通常的做法是每隔一定距離留一條伸縮縫，即采取“留縫就不裂”的設計原則。但伸縮縫會導致建筑功能受影響，施工復雜，震后不易修復。針對這種情況，本文提出設置局部伸縮縫，既能減少裂縫的產生，又避免了整體伸縮縫的不足。本文把伸縮縫兩側一個柱矩作為計算單元，進行了實驗室試驗模型的靜力分析和抗震分析。

1 試驗模型的確定

試驗制作兩組模型，分別進行抗震靜載試驗和單調加載試驗。實驗以方案1，2，3為原型，每組制作了兩個模型，每個模型均抽取變形縫兩側1個柱矩為模型單元(見圖1)，以縮尺1/4制作。

2 抗震靜載試驗

2.1 加載設備

實驗采用電液加載伺服加載系統進行結構的偽靜力試驗加載，加載的反力作用在反力墻上。

2.2 加載方案

加載方法為單向偽靜力加載，在框架的橫向加載水平反復荷載。以力—位移混合控制加載,即首先控制加載的力，當試件達到屈服狀態時，控制模型的位移，直到試件破壞。

2.3 試驗結果

1)承載力。三種模型在地震作用下的極限荷載相差不多。相比較，方案1的極限承載力略低，而方案2，3極限承載力基本相同。

2)剛度。在彈塑性變形階段，方案1變化較大，方案2，3變化較小。在極限荷載時，方案2，3剛度基本相同，略高于方案1。

3)耗能情況。從試驗得到的不同方案模型的滯回曲線(圖2)可知，方案2，3的等效粘滯阻尼系數基本相等，均大于方案1。

3 單調加載試驗

3.1 試驗過程

1)預加載。預加載分為三級進行，正常使用階段荷載的20%

作為每級加載的幅度。預加載結束后，分2級～3級卸載。每一級荷載加載結束，持荷10 min。鋼筋混凝土結構中，開裂荷載的70%(含自重)作為預加載的上限，以保證在正式試驗時能夠測得開裂荷載的數值。

2)正式加載。預加載卸荷后，開始正式加載。正常使用荷載之前，以正常使用荷載的20%作為每級加載的荷載，一般分5級；正常使用荷載之后，以正常使用荷載的10%作為每級加載的荷載；當達到計算極限荷載的90%時，再繼續加載的幅度不大于極限荷載的5%，以便獲得極限荷載的數值。每級荷載加完后，停留時間不少于15 min。

3.2 測量方案

1)觀測項目。

觀測框架結構的最大水平位移及整體變形曲線；在結構處于彈塑性階段時，應變、位移的測量和描繪，是判定結構工作狀態和抗震性能的主要依據。

2)測點布置。

在每層樓板處設置觀測點，以測量變形情況。在框架柱底設置電阻應變片，以測量應變，計算出構件內力。

3.3 試驗結果

基底剪力和頂部位移曲線見圖3～圖5。

1)剛度。從基底剪力和頂部位移曲線可以看出，方案2的剛度退化較慢，方案1，3剛度退化基本同步，三種方案中，變形縫對剛度的影響較小。

2)延性。結構進入彈塑性階段以后，變形的能力越大就代表結構的延性越好。從變形和荷載曲線上可以看出：方案2的后期變形能力很好，而方案3基本沒有測到后期的變形，這可能跟加載方式和時間有關系。方案1的后期變形也較好，但是較方案2差。

4 試驗結論

方案2模型抗震性能最優。方案3模型由于加了滑動支座，其結構的整體性和抗側剛度均有所降低，可能導致第一周期為扭轉周期，這在抗震設計中是不允許的。因此，若采用此方案，需要控制滑動支座的數量。方案1模型承載力和耗能能力略低，故不建議采用。

[1] 孟少平,韓重慶,吳 京.超長混凝土結構設計中基本問題研究與工程實踐[J].工業建筑，2006(5)：62-63.

[2] 張曙光.建筑結構試驗[M].北京：中國電力出版社,2012.

[3] 郭繼武.建筑結構抗震[M].北京：中國建筑工業出版社，2012.

Research on anti-seismic performance of testing models for local deformed joint and its loading capacity

Liu Hui1Yang Xintian2Liu Hong3

(1.CivilEngineeringCollege,ChangchunInstituteofTechnology,Changchun130012,China; 2.ChangchunElectricPowerSurveyandDesignInstitute,Changchun130022,China; 3.YantaiVocationalCollege,Yantai265500,China)

This article in view of the super-long structure set up local expansion joints, and the expansion joints on both sides of the column moment of a cell, use three solutions respectively made a test model, and the static analysis and anti-seismic analysis. Comparing the bearing capacity, stiffness and energy dissipation capacity of each model. Finally it is concluded that the optimal solution.

local expansion joint, test model, static analysis, anti-seismic analysis

1009-6825(2015)28-0052-02

2015-07-13

劉 卉(1980- )，女，講師； 楊昕天(1979- )，男，高級工程師； 劉 虹(1979- )，女，助教

TU352

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