局部变形缝试验模型抗震性能及承载力研究

刘 卉 杨昕天 刘 虹

(1.长春工程学院土木学院,吉林 长春 130012； 2.长春电力勘测设计院，吉林 长春 130022; 3.烟台职业学院，山东 烟台 265500)

局部变形缝试验模型抗震性能及承载力研究

刘 卉1杨昕天2刘 虹3

(1.长春工程学院土木学院,吉林 长春 130012； 2.长春电力勘测设计院，吉林 长春 130022; 3.烟台职业学院，山东 烟台 265500)

针对超长结构设置了局部伸缩缝，并把伸缩缝两侧一个柱矩作为计算单元，采用三种方案分别制作了试验模型，并进行静力分析和抗震分析，比较了各组模型的承载力、刚度和耗能能力，最后得出了最优方案。

局部伸缩缝，试验模型，静力分析，抗震分析

对于超长建筑，我国通常的做法是每隔一定距离留一条伸缩缝，即采取“留缝就不裂”的设计原则。但伸缩缝会导致建筑功能受影响，施工复杂，震后不易修复。针对这种情况，本文提出设置局部伸缩缝，既能减少裂缝的产生，又避免了整体伸缩缝的不足。本文把伸缩缝两侧一个柱矩作为计算单元，进行了实验室试验模型的静力分析和抗震分析。

1 试验模型的确定

试验制作两组模型，分别进行抗震静载试验和单调加载试验。实验以方案1，2，3为原型，每组制作了两个模型，每个模型均抽取变形缝两侧1个柱矩为模型单元(见图1)，以缩尺1/4制作。

2 抗震静载试验

2.1 加载设备

实验采用电液加载伺服加载系统进行结构的伪静力试验加载，加载的反力作用在反力墙上。

2.2 加载方案

加载方法为单向伪静力加载，在框架的横向加载水平反复荷载。以力—位移混合控制加载,即首先控制加载的力，当试件达到屈服状态时，控制模型的位移，直到试件破坏。

2.3 试验结果

1)承载力。三种模型在地震作用下的极限荷载相差不多。相比较，方案1的极限承载力略低，而方案2，3极限承载力基本相同。

2)刚度。在弹塑性变形阶段，方案1变化较大，方案2，3变化较小。在极限荷载时，方案2，3刚度基本相同，略高于方案1。

3)耗能情况。从试验得到的不同方案模型的滞回曲线(图2)可知，方案2，3的等效粘滞阻尼系数基本相等，均大于方案1。

3 单调加载试验

3.1 试验过程

1)预加载。预加载分为三级进行，正常使用阶段荷载的20%

作为每级加载的幅度。预加载结束后，分2级～3级卸载。每一级荷载加载结束，持荷10 min。钢筋混凝土结构中，开裂荷载的70%(含自重)作为预加载的上限，以保证在正式试验时能够测得开裂荷载的数值。

2)正式加载。预加载卸荷后，开始正式加载。正常使用荷载之前，以正常使用荷载的20%作为每级加载的荷载，一般分5级；正常使用荷载之后，以正常使用荷载的10%作为每级加载的荷载；当达到计算极限荷载的90%时，再继续加载的幅度不大于极限荷载的5%，以便获得极限荷载的数值。每级荷载加完后，停留时间不少于15 min。

3.2 测量方案

1)观测项目。

观测框架结构的最大水平位移及整体变形曲线；在结构处于弹塑性阶段时，应变、位移的测量和描绘，是判定结构工作状态和抗震性能的主要依据。

2)测点布置。

在每层楼板处设置观测点，以测量变形情况。在框架柱底设置电阻应变片，以测量应变，计算出构件内力。

3.3 试验结果

基底剪力和顶部位移曲线见图3～图5。

1)刚度。从基底剪力和顶部位移曲线可以看出，方案2的刚度退化较慢，方案1，3刚度退化基本同步，三种方案中，变形缝对刚度的影响较小。

2)延性。结构进入弹塑性阶段以后，变形的能力越大就代表结构的延性越好。从变形和荷载曲线上可以看出：方案2的后期变形能力很好，而方案3基本没有测到后期的变形，这可能跟加载方式和时间有关系。方案1的后期变形也较好，但是较方案2差。

4 试验结论

方案2模型抗震性能最优。方案3模型由于加了滑动支座，其结构的整体性和抗侧刚度均有所降低，可能导致第一周期为扭转周期，这在抗震设计中是不允许的。因此，若采用此方案，需要控制滑动支座的数量。方案1模型承载力和耗能能力略低，故不建议采用。

[1] 孟少平,韩重庆,吴 京.超长混凝土结构设计中基本问题研究与工程实践[J].工业建筑，2006(5)：62-63.

[2] 张曙光.建筑结构试验[M].北京：中国电力出版社,2012.

[3] 郭继武.建筑结构抗震[M].北京：中国建筑工业出版社，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

刘 卉(1980- )，女，讲师； 杨昕天(1979- )，男，高级工程师； 刘 虹(1979- )，女，助教

TU352

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