• ISSN 1673-5722
  • CN 11-5429/P

柱脚可更换的地下结构抗震截断柱技术性能分析

杜修力 阴孟莎 刘洪涛 乔磊

杜修力, 阴孟莎, 刘洪涛, 乔磊. 柱脚可更换的地下结构抗震截断柱技术性能分析[J]. 震灾防御技术, 2019, 14(3): 524-534. doi: 10.11899/zzfy20190306
引用本文: 杜修力, 阴孟莎, 刘洪涛, 乔磊. 柱脚可更换的地下结构抗震截断柱技术性能分析[J]. 震灾防御技术, 2019, 14(3): 524-534. doi: 10.11899/zzfy20190306
Du Xiuli, Yin Mengsha, Liu Hongtao, Qiao Lei. Analysis of Technical Performance of Underground Structure Seismic Truncated Columns with Replaceable Column Foot[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 2019, 14(3): 524-534. doi: 10.11899/zzfy20190306
Citation: Du Xiuli, Yin Mengsha, Liu Hongtao, Qiao Lei. Analysis of Technical Performance of Underground Structure Seismic Truncated Columns with Replaceable Column Foot[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 2019, 14(3): 524-534. doi: 10.11899/zzfy20190306

柱脚可更换的地下结构抗震截断柱技术性能分析

doi: 10.11899/zzfy20190306
基金项目: 

国家重点研发计划项目 2018YFC1504302

国家自然科学基金创新研究群体项目 51421005

详细信息
    作者简介:

    杜修力, 男, 生于1962年。教授。主要从事地震工程与防灾工程领域研究。E-mail:duxiuli@bjut.edu.cn

    通讯作者:

    刘洪涛, 男, 生于1986年, 博士。主要从事装配式地下结构抗震性能研究。E-mail:liuht0312@163.com

Analysis of Technical Performance of Underground Structure Seismic Truncated Columns with Replaceable Column Foot

  • 摘要: 基于功能可快速恢复的抗震韧性设计目标,结合提升中柱水平变形能力的地下结构抗震截断柱技术,提出了可有效避免由于柱脚应力集中产生的破坏和震后可快速更换的地下结构中柱设计思路,其中复合截断中柱与顶、底纵梁采用剪力销栓连接,柱脚部采用局部增强或增韧可更换材料进一步替代。采用数值模型分析了复合柱的承载力、变形能力以及柱脚采用不同材料时对复合柱变形和承载力的影响规律,并与整体现浇柱进行了对比。结果表明:一般截断柱的承载能力明显低于整体现浇柱,但其变形能力远远优于整体现浇柱。随着中柱变形的增加,一般截断柱中柱柱脚位置出现明显的“应力集中”现象,局部增强或增韧材料的采用可有效避免复合截断柱脚部因应力集中而产生的破坏,提高了复合截断柱的水平变形能力。
  • 图  1  可更换柱脚的组合柱示意图

    Figure  1.  Composite column diagram with replaceable column foot

    图  2  有限元模型示意图

    Figure  2.  FEM calculation model

    图  3  试件尺寸与配筋图

    Figure  3.  Details and reinforcement of specimens

    图  4  不同轴压比作用下试件变形能力曲线

    Figure  4.  The deformation capacity curve of specimens under different axial compression ratios

    图  5  不同试件峰值承载力和极限变形能力对比

    Figure  5.  Comparison of peak bearing capacity and ultimate deformation capacity of different specimens

    图  6  试件变形曲线

    Figure  6.  Test piece deformation curve

    图  7  一般截断柱的等效塑性应变云图

    Figure  7.  Equivalent plastic strain cloud diagram of a truncated column

    图  8  复合截断柱变形能力曲线

    Figure  8.  The deformation ability curve of composite truncated column

    图  9  组合柱等效塑性应变云图

    Figure  9.  Equivalent plastic strain cloud

    图  10  高度-峰值荷载曲线

    Figure  10.  Height-peak load curve

    图  11  高度-极限位移曲线

    Figure  11.  Height-ultimate displacement curve

    图  12  宽度-峰值荷载曲线

    Figure  12.  Width-peak load curve

    图  13  宽度-极限位移曲线

    Figure  13.  Width-ultimate displacement curve

    图  14  复合截断柱变形能力曲线

    Figure  14.  The deformation ability curve of composite truncated column

    图  15  轴压比-峰值荷载曲线

    Figure  15.  Axial compression ratio-peak load curve

    图  16  轴压比-极限位移曲线

    Figure  16.  Axial compression ratio-ultimate displacement curve

    表  1  模型变化参数

    Table  1.   Parameters of models

    试件编号 结构形式 轴压比 材料 α β 试件编号 结构形式 轴压比 材料 α β
    CC1-1 整体柱 0.5 混凝土 SC3-1 截断柱 0.7 橡胶 0.750 0.075
    CC1-2 整体柱 0.7 混凝土 SC3-2 截断柱 0.7 橡胶 0.750 0.100
    CC1-3 整体柱 0.9 混凝土 SC3-3 截断柱 0.7 橡胶 0.750 0.125
    CC1-4 整体柱 1.1 混凝土 SC3-4 截断柱 0.7 橡胶 0.750 0.150
    CC1-5 整体柱 1.3 混凝土 SC3-5 截断柱 0.7 橡胶 0.750 0.175
    CC1-6 整体柱 1.5 混凝土 SC3-6 截断柱 0.7 橡胶 0.750 0.200
    SC1-1 截断柱 0.5 混凝土 SC3-7 截断柱 0.7 橡胶 0.750 0.225
    SC1-2 截断柱 0.7 混凝土 SC3-8 截断柱 0.7 橡胶 0.750 0.250
    SC1-3 截断柱 0.9 混凝土 SC3-9 截断柱 0.7 橡胶 0.750 0.275
    SC1-4 截断柱 1.1 混凝土 SC3-10 截断柱 0.7 橡胶 0.750 0.300
    SC1-5 截断柱 1.3 混凝土 SC3-11 截断柱 0.7 橡胶 0.075 0.300
    SC1-6 截断柱 1.5 混凝土 SC3-12 截断柱 0.7 橡胶 0.150 0.300
    SC2-1 截断柱 0.7 钢板 0.750 0.075 SC3-13 截断柱 0.7 橡胶 0.225 0.300
    SC2-2 截断柱 0.7 钢板 0.750 0.100 SC3-14 截断柱 0.7 橡胶 0.300 0.300
    SC2-3 截断柱 0.7 钢板 0.750 0.125 SC3-15 截断柱 0.7 橡胶 0.375 0.300
    SC2-4 截断柱 0.7 钢板 0.750 0.150 SC3-16 截断柱 0.7 橡胶 0.450 0.300
    SC2-5 截断柱 0.7 钢板 0.750 0.175 SC3-17 截断柱 0.7 橡胶 0.525 0.300
    SC2-6 截断柱 0.7 钢板 0.750 0.200 SC3-18 截断柱 0.7 橡胶 0.600 0.300
    SC2-7 截断柱 0.7 钢板 0.750 0.225 SC3-19 截断柱 0.7 橡胶 0.675 0.300
    SC2-8 截断柱 0.7 钢板 0.750 0.250 SC4-1 截断柱 0.5 钢板 0.450 0.300
    SC2-9 截断柱 0.7 钢板 0.750 0.275 SC4-2 截断柱 0.7 钢板 0.450 0.300
    SC2-10 截断柱 0.7 钢板 0.750 0.300 SC4-3 截断柱 0.9 钢板 0.450 0.300
    SC2-11 截断柱 0.7 钢板 0.075 0.300 SC4-4 截断柱 1.1 钢板 0.450 0.300
    SC2-12 截断柱 0.7 钢板 0.150 0.300 SC4-5 截断柱 1.3 钢板 0.450 0.300
    SC2-13 截断柱 0.7 钢板 0.225 0.300 SC4-6 截断柱 1.5 钢板 0.450 0.300
    SC2-14 截断柱 0.7 钢板 0.300 0.300 SC5-1 截断柱 0.5 橡胶 0.225 0.300
    SC2-15 截断柱 0.7 钢板 0.375 0.300 SC5-2 截断柱 0.7 橡胶 0.225 0.300
    SC2-16 截断柱 0.7 钢板 0.450 0.300 SC5-3 截断柱 0.9 橡胶 0.225 0.300
    SC2-17 截断柱 0.7 钢板 0.525 0.300 SC5-4 截断柱 1.1 橡胶 0.225 0.300
    SC2-18 截断柱 0.7 钢板 0.600 0.300 SC5-5 截断柱 1.3 橡胶 0.225 0.300
    SC2-19 截断柱 0.7 钢板 0.675 0.300 SC5-6 截断柱 1.5 橡胶 0.225 0.300
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    表  2  橡胶材料实验数据

    Table  2.   Experiment data of the rubber material

    单轴拉伸 双轴拉伸 平面剪切
    应力/Mpa 应变 应力/Mpa 应变 应力/Mpa 应变
    0.054 0.038 0.089 0.02 0.055 0.069
    0.152 0.133 0.255 0.14 0.324 0.2828
    0.254 0.221 0.503 0.42 0.758 1.3862
    0.362 0.345 0.958 1.49 1.296 3.0345
    0.459 0.46 1.703 2.75 1.779 4.0621
    0.583 0.6242 2.413 3.45
    0.626 0.851
    0.73 1.4268
    下载: 导出CSV
  • 杜修力, 王刚, 路德春, 2016.日本阪神地震中大开地铁车站地震破坏机理分析.防灾减灾工程学报, 36(2):165-171. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=dzxk201602001
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  • 收稿日期:  2019-05-11
  • 刊出日期:  2019-09-01

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