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RC梁的变形性能指标限值研究与试验验证

更新时间:2009-03-28

梁作为重要的受力构件,其变形性能对建筑结构的整体抗震性能有重要的影响.中国GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》[1]引入了基于性能的抗震设计思想,但在构件抗震性能评估上依然采用以承载能力验算为主的评估方法,构件在罕遇地震作用下的变形需求主要由相关的构造措施来保证,尚未给出构件的变形性能指标限值,无法进行构件层次损伤的定量评估.虽然国内外很多文献[2-8]对钢筋混凝土(RC)梁的变形性能指标限值进行了研究,但这些研究成果主要集中在弯控RC梁上,对RC梁的破坏形态划分方法及非弯控RC梁的变形性能指标限值研究比较少,这些问题均不利于建立系统的RC梁变形性能指标限值体系.

本文基于收集的103个矩形RC梁试验数据,对RC梁的破坏形态影响因素进行分析,提出RC梁的破坏形态划分方法.根据中国现行规范,对RC梁的性能状态进行划分,并基于构件力-位移角骨架曲线的3个关键性能点(屈服点、承载力下降20%点及丧失承载能力点)提出RC梁各性能状态变形指标限值的统一确定方法.在此基础上,结合103个RC梁试验结果的回归分析,建立RC梁的变形性能指标限值,并对其进行易损性评估,检验指标限值的准确性、离散性和超越概率.最后进行9个RC梁的低周往复荷载试验,利用试验结果进一步对提出的指标限值进行验证.

1 RC梁试验数据整理

为进行RC梁的变形性能指标限值研究,从公开发表的文献收集了103个RC梁试件低周往复荷载试验数据,提取了各试件的关键参数并汇编成数据库.数据库中所有试件试验过程中位移均为逐级增大直至试验停止,以下给出该数据库的数据来源及主要参数分布,如表1所示.表中,fck为混凝土的试验轴心抗压强度标准值,λ为剪跨比,ρt为梁加载方向的面积配箍率,λv为梁的配箍特征值,V/(fckbh0)为名义剪压比,m为弯剪比.其中,剪跨比λ、配箍率ρt按GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》[9](简称“2010《混规》”)的定义计算,弯剪比m、名义剪压比V/(fckbh0)、配箍特征值λv分别按式(1)~(3)计算:

m=Mn/(VnLa),

(1)

V/(fckbh0)=min(Mn/La,Vn)/(fckbh0),

(2)

λv=ρvfy/fck.

随着大数据时代的发展,高校思政教师常常遭遇思想观念的改变远离了校园的热点话题以及政策上的变化。很多院校的教育工作人员仍然“闭关锁国”,缺乏大数据意识,对于信息技术使用上即大数据信息管理的能力和技能十分薄弱。直接导致了思政教育不能发挥出全部的价值,降低了其教育科研水平。在此背景下,对思政教育提出了新的挑战。

(3)

式中:MnVn分别为按2010《混规》6.2节及6.3.12节计算的加载方向的抗弯和抗剪承载能力,计算时钢筋的强度取试验屈服强度平均值,混凝土强度取标准值;La为试件的剪跨,对于悬臂构件,等于构件的悬臂长度;VMn/LaVn中的较小值;b为垂直加载方向梁的截面宽度,h0为梁加载方向的有效截面高度;fy为箍筋的实测屈服强度平均值;ρv为梁的体积配箍率.

 

表1 RC梁的主要试验参数

 

Tab.1 Main experimental data of RC beams

  

数量文献fck/MPaλρt/ %λvmV/fckbh0 3[10]22.53~29.363.090.34~0.870.06~0.140.41~0.990.065~0.0958[11]24.46~29.602.75~4.450.31~0.620.06~0.120.20~0.600.025~0.0852[12]33.86~35.813.280.28~0.510.05~0.090.24~0.340.023~0.0257[13]24.96~25.512.52~3.530.64~1.610.08~0.210.58~1.430.110~0.18610[14]15.182.080.200.041.34~2.670.0918[15]19.69~29.042.000.14~0.150.02~0.041.15~2.390.069~0.0881[16]35.031.760.610.130.350.0474[17]32.09~50.443.210.61~0.690.07~0.130.58~0.720.053~0.0849[18]14.33~15.693.850.500.11~0.120.06~1.030.008~0.1446[19]49.901.67~2.220.7~1.40.09~0.170.49~0.650.051~0.1122[20]15.65~23.025.190.470.05~0.080.59~0.740.049~0.088[21]45.64~46.693.000.43~0.520.04~0.060.24~0.480.019~0.0352[22]28.502.64~3.850.310.040.18~0.250.013~0.0198[23]19.93~31.810.52~1.970.39~1.230.05~0.240.70~1.240.087~0.1722[24]27.79~27.910.52~0.901.030.13~0.140.65~0.680.112~0.1162[25]21.07~22.20.37~0.521.15~1.510.21~0.290.47~0.810.156~0.20711[26]24.022.78~3.850.22~0.900.03~0.200.18~0.840.026~0.097

2 RC梁破坏形态划分

RC梁的破坏形态通常可分为弯曲破坏、弯剪破坏和剪切破坏[27],RC梁的破坏形态不同,其变形能力的影响参数也不一样,为此,在进行RC梁的变形指标限值研究前,先对RC梁的破坏形态划分方法进行研究.分析收集的103个RC梁试件的破坏形态和剪跨比λ、弯剪比m、名义剪压比V/(fckbh0)、配箍特征值λv、加载方向箍筋配箍率ρt的关系,最终确定,能够较好区分RC梁破坏形态的主要参数有剪跨比λ和弯剪比m.总体上,剪跨比越大,构件越容易发生弯曲破坏,弯剪比越大,构件越容易发生剪切破坏.以剪跨比和弯剪比为参数,提出RC梁的破坏形态划分准则,见表2.表2的划分准则与收集的103个RC梁试件破坏形态的关系如图1所示,详细统计结果见表3.

如表3所示,试验发生弯曲破坏的试件97.30%被划分为弯控,试验发生剪切破坏的试件100.00%被划分为剪控,试验发生弯剪破坏的试件62.50%被划分为弯控,37.50%被划分为剪控.由此可见,表2的RC梁破坏形态划分方法合理,对弯曲破坏及剪切破坏这两种破坏机制截然不同的破坏形态的判别具有较高的准确率.

 

表2 RC梁的破坏形态划分准则

 

Tab.2 Failure mode classification of RC beams

  

破坏形态剪跨比弯剪比弯控λ≥2.0m≤1.0剪控λ≥2.0m>1.0λ<2.0—

 

图1 破坏形态与剪跨比弯剪比的关系(F为弯曲破坏,FS为弯剪破坏,S为剪切破坏)

Fig.1 Failure modes influenced by shear span ratio and moment shear ratio (F: flexure failure; FS: flexure-shear failure; S: shear failure)

 

表3 RC梁的破坏形态划分结果

 

Tab.3 Failure mode classification results of RC beams

  

试验破坏形态数量分类数量百分比/%弯曲37弯控3697.30剪控12.70弯剪40弯控2562.50剪控1537.50剪切26弯控00 剪控26100.00

作为一种半采样延期不能与有限脉冲响应(FIR)滤波器实现的(甚至是一个合理的IIR滤波器也不能精确的),必需取近似值。

3 RC梁抗震性能状态划分

中国JGJ 3—2010《高层建筑混凝土结构技术规程》[28](简称“2010《高规》”)将构件的损坏状态划分为5个等级:无损坏、轻微损坏、轻度损坏、中度损坏、较严重损坏.其中具有较为明确物理意义的是“无损坏”及“较严重损坏”状态.对于“无损坏”状态,可认为在该状态下,构件基本保持弹性,该状态的极限为构件屈服;对于“较严重损坏”状态,2010《高规》附录指出,结构在罕遇地震作用下,满足第5性能水准时,有较严重的损坏,但不至于倒塌或发生危及生命的严重损坏.由于构件的倒塌严重危及生命财产安全,因此,可认为“较严重损坏”状态的极限为承载力退化20%,在该状态下,构件未倒塌,仍能承载,未完全失去抗侧力;为方便结构的抗倒塌能力评估,与文献[29]的思路类似,在第5个构件损坏状态后增加“严重损坏”和“倒塌”两个状态,其中,构件“严重损坏”状态的极限是构件丧失承载能力,发生倒塌.

课题组前期研究[30]发现,塑性位移角能较好地反映构件的破坏程度,为此,本文以塑性位移角为变形指标,将RC梁的抗震性能状态划分为“无损坏”、“轻微损坏”、“轻度损坏”、“中度损坏”、“较严重损坏”、“严重损坏”及“倒塌”7个等级,并基于构件的力-位移角骨架曲线确定各性能状态的变形限值,如图2所示.其中,前6个性能状态的极限对应6个性能点,“无损坏”、“较严重损坏”及“严重损坏”是构件的3个关键性能状态.图2中,横坐标为悬臂构件的位移角,纵坐标为构件的侧向力,Vmax为峰值承载力,θ1θ2θ3θ4θ5θ6分别表示“无损坏”、“轻微损坏”、“轻度损坏”、“中度损坏”、“较严重损坏”、“严重损坏”状态的总位移角限值.“无损坏”状态的位移角限值定义为名义屈服位移角[31-32].如图2所示,经过原点及0.7Vmax点的割线与过峰值承载力Vmax的水平直线相交于一点,从交点处做一竖直线,该竖直线与构件的力-位移角骨架曲线的交点即名义屈服点,名义屈服点的位移角θ1即为性能1的位移角限值.在该状态下,构件处于基本弹性,受拉纵筋未屈服,产生细微裂缝,裂缝宽度一般不大于0.5 mm[27].“较严重损坏”状态的位移角限值θ5p取为承载力下降20%点的塑性位移角,在该状态下,部分构件纵筋压屈或拉断,箍筋脱钩失效,混凝土保护层压碎严重[27].“严重损坏”状态的位移角限值θ6p取侧向承载能力下降50%点对应的塑性位移角.“轻微损坏”、“轻度损坏”和“中度损坏”的塑性位移角限值分别取为“较严重损坏”塑性位移角限值的0.25、0.50和0.75倍,相应的破坏现象可参考课题组前期试验研究[27].

  

图2 RC梁的性能状态及位移角限值

 

Fig.2 Performance states and drift ratio limits of RC beams

将本文RC梁性能状态的划分标准总结如表4所示.由表4可知,只需根据梁的顶点力-位移角骨架曲线获得“无损坏”、“较严重损坏”及“严重损坏”3个关键性能状态的总位移角θ1θ5θ6,便可根据表4的方法获得6个性能状态的位移角限值.

表4 RC梁各性能状态的破坏现象及位移角限值

Tab.4 Failure phenomena and drift ratio limits of performance states of RC beams

  

性能状态破坏现象位移角限值无损坏构件基本弹性,受拉纵筋未屈服θ1轻微损坏混凝土保护层未压碎,受拉纵筋屈服,残余裂缝宽度小于1 mm[27]θ2p=0.25(θ5-θ1)轻度损坏混凝土保护层未剥落,核心区混凝土完好,残余裂缝宽度1~2 mm[27]θ3p=0.50(θ5-θ1)中度损坏保护层混凝土剥落,未发生明显压曲,残余裂缝宽度超2 mm[27]θ4p=0.75(θ5-θ1)较严重损坏纵筋压曲,核心区混凝土部分压碎,承载力退化不超过20%θ5p=θ5-θ1严重损坏侧向力严重退化但不倒塌,仍能承重,承载力退化不超过50%θ6p=θ6-θ1

4 RC梁的位移角限值

为建立系统的RC梁变形性能指标限值体系,本文采用以下具体步骤:(1)选定各性能点位移角限值的目标超越概率;(2)采用多组不同的参数对弯控及剪控RC梁“无损坏”、“较严重损坏”及“严重损坏”3个关键性能状态的位移角限值进行回归分析,选取位移角限值的控制参数及回归公式;(3)采用易损性分析方法,评估第(2)步选定的回归公式的超越概率,并对回归公式进行调整,获得具有目标超越概率的回归公式,以调整后的公式初步建立RC梁各性能状态的位移角限值;(4)采用易损性分析方法,对第(3)步确定的位移角限值进行评估,若位移角限值的超越概率不大于第(1)步设定的目标超越概率,则位移角限值满足要求,否则对位移角限值再次进行调整,直到满足要求.

4.1 位移角限值超越概率的选取

美国性能评估规范ASCE/SEI 41-13[33]给出的弯控RC梁、柱的变形指标体系中,塑性变形参数a的目标超越概率不大于35%,塑性变形参数b的目标超越概率不大于15%.由于塑性变形参数a与本文性能点5塑性变形的概念相似,塑性变形参数b与本文性能点6塑性变形的概念相似,为此,本文位移角限值的超越概率统一按以下原则选取:(1)对于性能1(“无损坏”状态)的位移角限值,超越概率不大于35%,即保证率不小于65%;(2)对于性能5(“较严重损坏”状态)的位移角限值,超越概率不大于35%,即保证率不小于65%;(3)对于性能6(“严重损坏”状态)的位移角限值,超越概率不大于15%,即保证率不小于85%;(4)性能2、性能3及性能4的塑性位移角限值按本文第3节的原则由性能5的塑性位移角限值四等分得到.

4.2 关键性能点位移角限值的回归分析

1)弯控RC梁的位移角限值回归公式

根据表4获得收集的103个RC梁试件“无损坏”、“较严重损坏”及“严重损坏”3个关键性能状态的位移角限值θ1θ5pθ6p.将103个梁试验数据按表2的划分准则分为弯控组及剪控组,以弯剪比m、名义剪压比V/(fckbh0)、配箍特征值λv、配箍率ρt这4个参数的不同组合,分别建立弯控组及剪控组RC梁试件θ1θ5pθ6p的回归公式,并从中选取相关性最强的回归公式,用于初步建立RC梁的位移角限值.对于弯控RC梁,以mV/(fckbh0)和λv为控制参数,对于剪控RC梁,以nρt为控制参数,最终弯控及剪控RC梁3个关键性能状态位移角限值的回归公式选取如式(4)~(9)所示.

θ1=-0.013+0.146λv+0.047m-0.295V/(fckbh0),

(4)

θ5p=0.010+0.264λv+0.058m-0.482V/(fckbh0),

θ6p=0.020 3+0.210 7λv+0.039 5m-

(5)

砌筑筒身前,应检查基础轴线尺寸,并通过有关部门的验收确认。同时对基础部分上表面的平整度进行检查,在烟囱基础顶轴线上立好4根皮数杆,根据皮数杆最下面第1皮砖的标高检测水平度偏差。若水平度偏差>20 mm,采用1∶2水泥砂浆找平。找平层厚度>30 mm时,必须用细石混凝土(强度等级比砖强度等级高1级)找平。

0.343 4V/(fckbh0).

(6)

2)剪控RC梁的位移角限值回归公式

θ1=0.005,

(7)

θ5p=0.029-0.007 7m+0.595 3ρt,

(1)供应商生产阶段碳足迹 主要包括由自然资源获取原材料、原材料经深加工成成品物料、回收资源中获取原材料3个过程。式(3)为t时期原材料及产品产量关系约束关系,式(4)为t时期原材料产能约束。

(8)

θ6p=0.037-0.010 2m+0.518 2ρt.

日本体育课程的理念,强调习得、活用、探究,课程目标更加突出人的多方面的发展。日本小学的体育课程目标把心和身体作为一体,通过适当的运动经验,关注健康、安全的理解,培养终生运动的资质和能力,增进健康,提高体力,培养出愉快的生活态度。

(9)

4.3 回归公式的超越概率

采用ATC-58[34]建议的易损性分析方法,评估回归公式的超越概率,获得具有目标超越概率的回归公式.具体思路是,根据表4,确定收集的103个RC梁试件“无损坏”、“较严重损坏”及“严重损坏”性能状态的试验位移角限值(试验值),并与按4.2节选取的各组位移角限值回归公式计算的变形限值(计算值)作比,建立位移角限值的试验值与计算值比值的累积概率分布曲线,通过累积概率分布和拟合的对数正态分布曲线,可获得回归公式的超越概率.若超越概率与目标超越概率相差较大,则对回归公式进行调整,对调整后的公式进行同样的评估,获得具有目标超越概率的回归公式.图3为弯控RC梁“无损坏”状态位移角限值回归公式的易损性曲线,由图可见,按式(4)计算的θ1的超越概率为47.41%(图3(a)),调整为0.88倍后超越概率接近目标超越概率35%(图3(b)).按同样的方法,可获得其余各组回归公式的超越概率及调整后具有目标超越概率的回归公式,见表5.

4.4 位移角限值的建立

利用表5给出的调整后具有目标超越概率的回归公式建立RC梁的位移角限值,并进行反复调整,得到最终RC梁的位移角限值,如表6和表7所示.表中“无损坏”性能状态的位移角限值为总位移角,其余性能状态的位移角限值为塑性位移角.当参数落在表中参数之间时,通过插值获得相应的变形限值.

  

图3 θ1易损性曲线

 

Fig.3 Fragility curve of θ1

 

表5 关键性能状态下回归公式的超越概率

 

Tab.5 Failure probability of regression formula of key performance states

  

分组无损坏较严重损坏严重损坏弯控组47.41%(式(4))35%(0.88倍式(4))63.1%(式(5))35%(0.80倍式(5))69.43%(式(6))15%(0.59倍式(6))剪控组9.83%(式(7))35%(1.2倍式(7))56.86%(式(8))35%(0.76倍式(8))56.36%(式(9))15%(0.62倍式(9))

 

表6 RC弯控RC梁位移角限值

 

Tab.6 Drift ratio limits of flexure-controlled RC beams

  

构件参数不同性能状态下位移角限值mλvV/(fckbh0)无损坏轻微损坏轻度损坏中度损坏较严重损坏严重损坏≤0.20≥0.20≤0.020.0040.0110.0230.0340.0450.050≤0.20≥0.20≥0.100.0040.0050.0100.0150.0200.025≥0.80≥0.20≤0.020.0050.0140.0280.0410.0550.060≥0.80≥0.20≥0.100.0050.0090.0180.0260.0350.040≤0.20≤0.02≤0.020.0030.0030.0070.0100.0140.015≤0.20≤0.02≥0.100.0030.0010.0010.0020.0020.002≥0.80≤0.02≤0.020.0050.0070.0140.0200.0270.032≥0.80≤0.02≥0.100.0050.0020.0040.0060.0080.010

 

表7 剪控RC梁位移角限值

 

Tab.7 Drift ratio limits of shear-controlled RC beams

  

参数不同性能状态下位移角限值mρt无损坏轻微损坏轻度损坏中度损坏较严重损坏严重损坏≤0.5≥0.008 00.0040.0050.0100.0150.0200.022≥2.5≥0.008 00.0040.0030.0050.0080.0100.012≤0.5≤0.000 50.0040.0030.0050.0080.0100.012≥2.5≤0.000 50.0040.0010.0030.0040.0050.008

4.5 位移角限值的易损性评估

小组合作教学模式的中心便是每个小组,而每个小组的核心便是每个小组内的各个成员,以及每个成员在组内起到的作用.所以在建立小组的时候教师必须要精准确立每个小组成员,要充分考虑到每个成员的实际情况以及各方面能力,并且为每个成员分配任务,只有这样小组合作探究教学形式才能将教学效果提高最高化,促进学生各方面能力的发展.并且为了确保每个小组能够积极合作,确立奖励机制,实行加分机制,每个小组都努力为小组争取积分.积分每周或者每两周进行统计.最高得分小组和最低得分小组都要设置相应的奖励和惩罚.

由于本文RC梁“轻微损坏”、“轻度损坏”和“中度损坏”的位移角限值通过均分法得到,所以本文只对“无损坏”、“较严重损坏”和“严重损坏”3个关键性能状态的位移角限值进行评估.将收集的103个RC梁试件3个关键性能状态(“无损坏”、“较严重损坏”及“严重损坏”)的试验位移角限值与按表6和表7计算的位移角限值相比,比值记作“位移角限值冗余度”.其中,位移角限值的准确性通过冗余度的平均值评估,冗余度的均值越接近1,指标限值越准确;位移角限值的离散性通过冗余度的标准差评估;位移角限值的超越概率通过易损性分析方法,建立冗余度的累积分布曲线及拟合的对数正太分布曲线进行评估.表8各组数据位移角限值的评估结果如表9所示.需要注意的是,由于部分分组的试件数量比较小,评估的超越概率可能不够合理,这里为了统一,均一并给出.

由表9可见:

2)弯控组和剪控组性能1的位移角限值冗余度平均值总体在分别在1.8和2.3左右,说明本文给出的RC梁的屈服位移角限值偏安全.弯控组和剪控组性能点5和6位移角限值冗余度平均值总体分别在1.5和1.7左右,即位移角限值的计算值与试验值的比值分别在0.67和0.59左右(1/1.5=0.67;1/1.7=0.59),说明本文给出的RC梁的塑性位移角限值比较接近试验值,准确性较高.

1)弯控组及剪控组性能1位移角限值的超越概率不高于35%,且均低于20%,满足目标超越概率要求;弯控组及剪控组性能5的塑性位移角限值在全局参数范围内的超越概率分别为6%和13%,小于35%,各小组的超越概率均不高于25%外,满足目标超越概率要求;弯控组及剪控组性能6的塑性位移角限值在全局参数范围内的超越概率分别为12%和9%,除个别小组的超越概率略大于15%外,大部分小组的超越概率均低于15%,总体上满足目标超越概率要求.

从客观角度,木兰溪防洪工程具有一定的公益性,是一项民生项目,在对其进行建设的过程中,主要以政府的资金投入为主。但是在对防洪基础设施进行建设的过程中,缺乏配套的旅游以及环保等资金的共同投入,并且缺乏创新性的投融资机制,使木兰溪的防洪以及休闲等综合功能在建设过程中受到一定的阻碍。

为验证表6和表7的合理性,进行指标限值的分组易损性评估,将收集的103个RC梁试验数据按表2的破坏形态,考虑表6和表7中控制参数(配箍特征值λv、名义剪压比V/(fckbh0)、加载方向配箍率ρt和弯剪比m)的主要划分区间,划分为多个小组,见表8.

广义的转型升级包括产业转型升级和企业转型升级。产业的转型升级要追溯到2010年的出版社转企改制,几乎所有的经营性出版社实现了由事业单位转变为企业的转型,至2018年2月,财政部、中共中央宣传部印发了《中央文化企业公司制改制工作实施方案》的通知,要求中央文化企业实现公司制改制,仍然是在延续产业转型升级的顶层设计和实施路径。

3)弯控组和剪控组性能5和6位移角限值的冗余度标准差在0.6左右,较小,表明本文给出的RC梁的塑性位移角限值离散性较小;弯控组和剪控组性能1位移角限值的冗余度标准差总体分别在0.8和1.2左右,相对较大,但考虑到RC梁性能1位移角限值的超越概率均不高于目标超越概率,因此,总体上认为本文提出的RC梁位移角限值的离散性在可接受范围内.

 

表8 RC梁试件分组

 

Tab.8 Bins of RC beams

  

大组小组参数范围试件数量弯控组1所有弯控试件612m≤0.5, λv≥0.1,V/fckbh0 ≤0.06153m≤0.5, λv≥0.1,V/fckbh0 ≥0.0624m≥0.5, λv≥0.1,V/fckbh0 ≤0.0605m≥0.5, λv≥0.1,V/fckbh0 ≥0.06166m≤0.5, λv≤0.1,V/fckbh0 ≤0.06157m≤0.5, λv≤0.1,V/fckbh0 ≥0.0608m≥0.5, λv≤0.1,V/fckbh0 ≤0.0699m≥0.5, λv≤0.1,V/fckbh0 ≥0.064剪控组1所有剪控试件422m≤1.5, ρt≥0.004233m≥1.5, ρt≥0.00404m≤1.5, ρt≤0.004105m≥1.5, ρt≤0.0049

 

表9 RC梁关键性能点位移角限值评估结果

 

Tab.9 Evaluation results of drift ratio limits of key performance points

  

分组信息超越概率/%冗余度平均值冗余度标准差大组小组试件数量性能1性能5性能6性能1性能5性能6性能1性能5性能6弯控组161116121.881.531.470.860.370.122151713151.841.471.420.850.370.38320002.161.521.340.120.030.0240—————————51610191.751.521.400.710.280.35615166141.351.491.420.360.430.4770—————————8919162.641.681.520.820.500.489436162.891.581.351.400.440.37剪控组142101392.341.751.771.280.680.62223111392.531.801.931.540.680.6930—————————4101821111.801.451.450.790.550.44590562.451.981.730.780.730.53

4.6 位移角限值试验验证

为进一步验证本文提出的RC梁位移角限值的合理性,考虑表6和表7的主要参数,按不同的剪跨比、配箍率和纵筋配筋率设计了9个对称配筋的矩形截面RC梁试件,并对其进行低周往复加载试验研究,试件的详细参数详见文献[27, 35].按表6和表7计算9个RC梁3个关键性能状态(性能1、性能5及性能6)的位移限值(计算值)并与根据试验结果按表4获得的位移角限值(试验值)进行对比,结果如图4所示,详细统计结果如表10所示.图4中,横坐标为试件编号,试件编号包含试件剪跨比、配箍率及单边纵筋配筋率信息,如B-2-0.28-0.4表示剪跨比为2,配箍率为0.28%,纵筋配筋率为0.4%.表10中下标“test”表示位移角限值的试验值,下标“table”表示位移角限值的计算值.

由图4和表10可见,θ1-table/θ1-testθ5-table/θ5-testθ6-table/θ6-test的平均值分别为0.61、0.81和0.73,接近于1且小于1,标准差较小,分别为0.22、0.19及0.20,表明,本文给出的RC梁的位移角限值合理,较接近于试验值、离散性较小且偏于安全.

  

图4 RC梁关键性能点位移角限值计算值与试验值的比值

Fig.4 Ratio of calculated value to test value of RC beams drift ratio limits at key performance points

表10 位移角计算值与试验值比值的统计参数

Tab.10 Statistical parameters of ratio of calculated drift ratio limits to test drift ratio limits

  

参数统计θ1-table/θ1-testθ5-table/θ5-testθ6-table/θ6-test最大值0.941.231.11最小值0.340.630.46平均值0.610.810.73标准差0.220.190.20

5 结 论

1)提出以剪跨比和弯剪比为参数的RC梁破坏形态划分方法,该方法判别弯曲破坏及剪切破坏的准确率分别为97.30%和100.00%.

2)将RC梁的抗震性能划分为“无损坏”、“轻微损坏”、“轻度损坏”、“中度损坏”、“较严重损坏”、“严重损坏”及“倒塌”7个状态,并基于构件的力-位移角骨架曲线的3个关键性能点(屈服点、承载力退化20%点及丧失承载能力点),提出RC梁各性能状态位移角限值的统一确定方法.

3)以弯剪比、名义剪压比及约束区配箍特征值为控制参数,给出弯控RC梁的位移角限值,以弯剪比及加载方向配箍率为控制参数,给出剪控RC梁的位移角限值,并采用ATC 58建议的易损性分析方法,对给出的位移角限值进行评估,结果显示,“无损坏”、“较严重损坏”及“严重损坏”3个关键性能状态位移角限值的超越概率总体上分别不大于20%、25%及15%,且位移角限值的准确性和离散性均在合理范围内.

由图4可以看出,系统的频率偏差值维持在±0.2 Hz之内,能够使柴储混合电力系统稳定运行,由此证明所提出的负荷频率协调控制策略能够保证系统频率稳定运行。

4)通过作者开展的9个RC梁的拟静力试验结果,对本文提出的RC梁位移角限值进行验证,结果显示,本文给出的最重要的“较严重损坏”状态的RC梁位移角限值与试验位移角限值的比值平均为0.81,准确性较高且离散性较小.

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崔济东,韩小雷,季静,龚涣钧
《哈尔滨工业大学学报》2018年第06期文献

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