D0I:10.13374/1.issnl00103.2009.12.021 第31卷第12期 北京科技大学学报 Vol.31 No.12 2009年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dee.2009 型钢混凝土柱抗震性能实验研究 陈小刚) 牟在根)张举兵)王翠坤) 陈才华2)孙慧中2) 1)北京科技大学土木与环境工程学院，北京1000832)中国建筑科学研究院结构研究所，北京100013 摘要通过对8根剪跨比为3，十字型钢混凝土柱进行了低周反复荷载实验，研究型钢混凝土柱的抗震性能.主要分析了实 验构件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性系数和耗能能力，并探讨了体积配箍率对型钢混凝土柱抗震性能的影响，通过 实验数据的拟合给出了型钢混凝土柱的延性与体积配箍率的关系式·实验结果证实十字型钢混凝土柱构件具有良好的抗震 性能，而且体积配箍率是影响型钢混凝土柱构件延性的一个重要因素，对构件的抗震性能的改善具有非常明显作用 关键词型钢混凝士；混凝土柱：抗震性能：延性 分类号TU317+.2 Experimental study on the seismic behavior of steel reinforced concrete columns CHEN Xiao-gang),MU Zai-gen),ZHA NG Ju-bing).WANG Cui-kun2),CHEN Cai-hua2).SUN Hui-zhong2) 1)School of Civil and Environmental Engineering.University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083.China 2)Structural Research Institute.China Academy of Building Research,Beijing 100013.China ABSTRACI In order to study the seismic behavior of steel reinforced concrete (SRC)columns.eight cross"shaped SRC columns with a span ratio of 3 were tested under low cyclic reversed loading.The influence of volume"stirrup ratio on the seismic behavior of SRC columns was discussed by analyzing the failure patterns,hysteresis loops.skeleton curves,ductility coefficients and energy dissi- pation capacities of such members.A formula between ductility and volume"stirrup ratio of SRC columns was put forward by fitting the experimental data.The test results confirm that the seismic behavior of cross"shaped SRC columns is good.The volume"stirrup ratio is an important influencing factor on ductility of the members,in favor of improving the seismic behavior of members significant- y KEY WORDS steel reinforced concrete:concrete columns:seismic behavior:ductility 型钢混凝土(steel reinforced concrete,SRC)亦 4.23的工字型钢混凝土柱做了实验研究，研究型钢 称钢骨混凝土或劲性混凝土等，型钢混凝土结构是 混凝土压弯构件的抗震性能，并详细探讨了轴压比 在钢筋混凝土中配置型钢所形成的组合结构，它是 和配箍率对型钢混凝土压弯构件抗震性能的影 目前高层以及超高层建筑中被广泛应用的结构形 响刊.为了进一步研究型钢混凝土柱的配箍率及配 式，研究表明，这种组合构件不仅能更好地发挥各 箍形式对构件抗震性能影响，为下一次混凝土结构 自的材质优点，避免单一材料的弱点，同时由于构件 设计规范修订提供参考依据，本文研究采用十字型 中型钢、钢筋（箍筋与纵筋）、混凝土三位一体地工 钢混凝土柱，配置矩形封闭“井”式箍筋，对8根剪跨 作，材料元件之间具有相辅相成的作用，型钢混凝 比为3的试件进行了低周反复荷载的实验研究， 土结构具有受力合理、承载力大，局部和整体稳定性 1实验概况 能好，抗风及抗震性能好，施工周期短，以及综合经 济效益较好等优点[]. 1.1试件设计 中国建筑科学研究院陈才华对18根剪跨比为 混凝土采用C50,纵筋坐10mm采用HRB335 收稿日期：2009-02-26 基金项目：国家科技支撑计划资助项目(N。.2006BAJ01B02-02):国家自然科学基金资助项目(N。-50878022):北京市自然科学基金资助项目 (No.8082017) 作者简介：陈小刚(1982-)，男，硕士研究生；牟在根(l960一)，男，教授，博士生导师，E-mail:zgmu@ces-usth-edu-cn
型钢混凝土柱抗震性能实验研究 陈小刚12） 牟在根1） 张举兵1） 王翠坤2） 陈才华2） 孙慧中2） 1） 北京科技大学土木与环境工程学院北京100083 2） 中国建筑科学研究院结构研究所北京100013 摘 要 通过对8根剪跨比为3十字型钢混凝土柱进行了低周反复荷载实验研究型钢混凝土柱的抗震性能．主要分析了实 验构件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性系数和耗能能力并探讨了体积配箍率对型钢混凝土柱抗震性能的影响通过 实验数据的拟合给出了型钢混凝土柱的延性与体积配箍率的关系式．实验结果证实十字型钢混凝土柱构件具有良好的抗震 性能而且体积配箍率是影响型钢混凝土柱构件延性的一个重要因素对构件的抗震性能的改善具有非常明显作用． 关键词 型钢混凝土；混凝土柱；抗震性能；延性 分类号 TU317＋∙2 Experimental study on the seismic behavior of steel reinforced concrete columns CHEN Xiao-gang 12）MU Za-i gen 1）ZHA NG Ju-bing 1）W A NG Cu-i kun 2）CHEN Ca-i hua 2）SUN Hu-i z hong 2） 1） School of Civil and Environmental EngineeringUniversity of Science and Technology BeijingBeijing100083China 2） Structural Research InstituteChina Academy of Building ResearchBeijing100013China ABSTRACT In order to study the seismic behavior of steel reinforced concrete （SRC） columnseight cross-shaped SRC columns with a span ratio of 3were tested under low cyclic reversed loading．T he influence of volume-stirrup ratio on the seismic behavior of SRC columns was discussed by analyzing the failure patternshysteresis loopsskeleton curvesductility coefficients and energy dissipation capacities of such members．A formula between ductility and volume-stirrup ratio of SRC columns was put forward by fitting the experimental data．T he test results confirm that the seismic behavior of cross-shaped SRC columns is good．T he volume-stirrup ratio is an important influencing factor on ductility of the membersin favor of improving the seismic behavior of members significantly． KEY WORDS steel reinforced concrete；concrete columns；seismic behavior；ductility 收稿日期：2009-02-26 基金项目：国家科技支撑计划资助项目（No．2006BAJ01B02－02）；国家自然科学基金资助项目（No．50878022）；北京市自然科学基金资助项目 （No．8082017） 作者简介：陈小刚（1982－）男硕士研究生；牟在根（1960－）男教授博士生导师E-mail：zgmu＠ces．ustb．edu．cn 型钢混凝土（steel reinforced concreteSRC）亦 称钢骨混凝土或劲性混凝土等．型钢混凝土结构是 在钢筋混凝土中配置型钢所形成的组合结构它是 目前高层以及超高层建筑中被广泛应用的结构形 式．研究表明这种组合构件不仅能更好地发挥各 自的材质优点避免单一材料的弱点同时由于构件 中型钢、钢筋（箍筋与纵筋）、混凝土三位一体地工 作材料元件之间具有相辅相成的作用．型钢混凝 土结构具有受力合理、承载力大局部和整体稳定性 能好抗风及抗震性能好施工周期短以及综合经 济效益较好等优点［1－3］． 中国建筑科学研究院陈才华对18根剪跨比为 4∙23的工字型钢混凝土柱做了实验研究研究型钢 混凝土压弯构件的抗震性能并详细探讨了轴压比 和配箍率对型钢混凝土压弯构件抗震性能的影 响［4］．为了进一步研究型钢混凝土柱的配箍率及配 箍形式对构件抗震性能影响为下一次混凝土结构 设计规范修订提供参考依据本文研究采用十字型 钢混凝土柱配置矩形封闭“井”式箍筋对8根剪跨 比为3的试件进行了低周反复荷载的实验研究． 1 实验概况 1∙1 试件设计 混凝土采用 C50纵筋 10mm 采用 HRB335 第31卷 第12期 2009年 12月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．31No．12 Dec．2009 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2009．12．021
第12期 陈小刚等：型钢混凝土柱抗震性能实验研究 ,1517 钢，箍筋中6.5mm采用HPB235钢，型钢采用Q235 验条件的限制，本实验构件的设计轴压比n取 钢，其中C50的混凝土由水泥、砂、石子、粉煤灰、外 0.65.考虑荷载组合系数和材料强度分项系数，有 加剂及水按照一定的配合比配合而成.经材料性能 实验轴压比n:和设计轴压比na的关系为na= 实验得到的混凝土的抗压和抗拉强度如表1所示， 1.625×n,因此，与设计轴压比na对应的实验轴 型钢和钢筋的屈服和极限强度如表2所示 压比n,取为0.4. 表1实验所用混凝土的抗压及抗拉强度 《GB50010一2002混凝土结构设计规范》[6]规 Table 1 Compressive strength and tensile strength of concrete 定了框架柱箍筋加密区的体积配箍率要求的基本 材料种类 抗压强度，fk/MPa 抗拉强度，fa/MPa 值，规定设计轴压比n为0.65时，对应的配箍率特 C50混凝土 37.5 3.10 征值A,为0.16，根据公式pv=1,f/f(其中p,为 箍筋的体积配筋率，A。为剪跨比，∫。为混凝土轴心 表2实验所用钢材屈服强度及极限强度 Table 2 Yield strength and ultimate strength of steel 抗压强度设计值，f~为箍筋抗拉强度设计值)可计 材料种类及规格 屈服强度，fv/MPa 极限强度，f/MPa 算得到各级轴压比下的体积配箍率基本值为 型钢 1.76%.本文实验的体积配箍率在此基础上分别提 294 420 纵筋，尘10mm 354 506 高和降低二档（以85%作为变化量），即试件采用五 箍筋，中6.5mm 352 497 种不同的体积配箍率为2.44%、2.07%、1.76%、 1.50%及1.27%， 型钢混凝土柱设计轴压比是指轴向压力与设计 为保证试件发生弯曲破坏，取剪跨比入为3. 承载力的比值.《JG138一2001型钢混凝土组合结 型钢埋深比是指型钢埋入深度hB与型钢截面高度 构技术规程》[5]对框架柱轴压比限值的分级，设计 h。的比值.实验中变化的参数是配箍率.详细的试 轴压比nd分别为0.5、0.65及0.75三级.由于实 件参数汇总于表3 表3试件实验参数 Table 3 Parameters of specimens 试件 实验轴 剪跨比， 埋深比， 混凝土 含钢率， 配筋率， 体积配箍 编号 压比，n: 箍筋配置 he/ha 强度等级 P/% p,/% 率，p% SRC1 0.4 3 2.5 C50 7.22 2.51 2.41 Φ6.5mm@41 SRC2a 0.4 3 2.5 C50 7.22 2.51 2.06 中6.5mm@48 SRC2b 0.4 3 2.5 C50 7.22 2.51 2.02 Φ6.5mm@49 SRC3a 0.4 3 2.5 C50 7.22 2.51 1.77 中6.5mm@56 SRC3b 0.4 3 2.5 C50 7,22 2.51 1.73 中6.5mm@57 SRC4a 0.4 3 2.5 C50 7.22 2.51 1.50 中6.5mm@66 SRC4b 0.4 3 2.5 C50 7.22 2.51 1.48 中6.5mm@67 SRC5 0.4 3 2.5 C50 7.22 2.51 1.27 Φ6.5mm@78 本次实验制作的8根型钢混凝土柱试件由地 600 梁、柱和加载端头三部分组成.柱截面为300mm× 50.300.15p 加载端头 300 300mm,内埋型钢的截面均采用十字形，其由若干 钢板经过焊接而成的一个工字型钢和两个T型钢 组成，试件形状及截面尺寸如图1及图2：柱的纵筋 配置为20尘10mm,箍筋采用中6.5mm的矩形封 闭式的“井”字箍筋.试件计算高度取900mm.加载 地梁 端头尺寸为600mm×300mm×200mm,地梁尺寸 为1200mm×500mm×600mm. 为了防止发生失稳，每隔300mm左右设置水 450300450 1c中3001 平加劲板，且在型钢中心处预留半径约30mm的 1200 500 孔，以此来方便浇灌混凝土；为了防止型钢与混凝土 图1试件几何尺寸（单位：mm) 交接面之间发生剪切黏结滑移，自型钢底部沿翼缘 Fig.1 Geometric dimension of specimens (unit:mm)
第 1 2 期 陈 小 刚 等 ： 型 钢 混 凝 土 柱 抗 震 性 能 实 验 研 究 · 1 5 1 7 ·
.1518 北京科技大学学报 第31卷 610 长度方向每隔100mm设置抗剪栓钉，型钢顶部往 下也设置两排栓钉，型钢的加工图如图3所示.在 410 4坐10 试件浇筑过程中，整个浇筑过程分两次进行，首先进 行地梁部分的混凝土浇筑，然后进行柱身以及加载 端头的混凝土浇筑，由于浇筑之前需要进行支模加 6单10 300 固等准备工作导致两次浇筑之间有一定的时间间 隔，为了避免混凝土接缝处出现问题，上部混凝土浇 图2试件截面配筋（单位：mm) Fiq-2 Reinforcement of cross section (unit:mm) 筑之前需要对接缝处进行凿毛处理. 翼缘 304030 加劲板 加劲板 100×10 厚度一4 =4 扇 R30 腹板 螺丝钉 160×8 100 R30◆5-10@100 (b) 46 30 螺丝钉 1/4圆孔 中5-10@100 。 R30 型钢中心点O 型钢底板 26 50 200×200×10 76 (a) (c) 图3型钢加工图，(a)型钢立面图；(b)型钢剖面图；(c)加劲板（单位：mm) Fig.3 Configuration of steel section:(a)elevation of steel shape:(b)section of steel shape:(c)stiffener (unit:mm) 1.2试件加载制度 本次实验采用悬臂直立式加载，竖向采用200t 反力梁 液压千斤顶施加轴向压力，水平方向采用100t电液 液板Q 伺服控制拉压千斤顶施加往复作用力，实验装置如 千斤 图4所示. 球敏 反力架 加载时首先根据轴压比一次性施加轴力至预定 值1993kN,然后保持轴压力值不变，通过水平放置 拉压千斤顶 (往复水平力) 的拉压千斤顶循环加卸水平力，加载时根据 《JGJ01一96建筑抗震实验方法规程》门采用荷载与 位移双控制.在构件屈服之前按荷载控制，荷载分 基座 数级施加，第1级加载到估计最大荷载的20%，以 图4实验装置示意图 后逐级增加10%，每级往复循环一次；试件屈服后 Fig.4 Schematic drawing of the loading equipment
图2 试件截面配筋（单位：mm） Fig．2 Reinforcement of cross-section （unit：mm） 长度方向每隔100mm 设置抗剪栓钉型钢顶部往 下也设置两排栓钉．型钢的加工图如图3所示．在 试件浇筑过程中整个浇筑过程分两次进行首先进 行地梁部分的混凝土浇筑然后进行柱身以及加载 端头的混凝土浇筑．由于浇筑之前需要进行支模加 固等准备工作导致两次浇筑之间有一定的时间间 隔为了避免混凝土接缝处出现问题上部混凝土浇 筑之前需要对接缝处进行凿毛处理． 图3 型钢加工图．（a） 型钢立面图；（b） 型钢剖面图；（c） 加劲板（单位：mm） Fig．3 Configuration of steel section：（a） elevation of steel shape；（b） section of steel shape；（c） stiffener （unit：mm） 1∙2 试件加载制度 本次实验采用悬臂直立式加载竖向采用200t 液压千斤顶施加轴向压力水平方向采用100t 电液 伺服控制拉压千斤顶施加往复作用力实验装置如 图4所示． 加载时首先根据轴压比一次性施加轴力至预定 值1993kN然后保持轴压力值不变通过水平放置 的拉 压 千 斤 顶 循 环 加 卸 水 平 力．加 载 时 根 据 《JGJ01－96建筑抗震实验方法规程》［7］采用荷载与 位移双控制．在构件屈服之前按荷载控制荷载分 数级施加第1级加载到估计最大荷载的20％以 后 逐级增加10％每级往复循环一次；试件屈服后 图4 实验装置示意图 Fig．4 Schematic drawing of the loading equipment ·1518· 北 京 科 技 大 学 学 报 第31卷
第12期 陈小刚等：型钢混凝土柱抗震性能实验研究 ,1519 按位移控制，每级增加的位移为屈服位移的倍数，并 水平荷载，测试柱根部（即受力最大处）的型钢应变、 在相同位移下往复循环两次，不断加大构件位移，直 纵筋应变、箍筋应变和混凝土应变，并同时观察试件 至水平荷载下降到最大水平荷载的75%时或试件 从开裂到屈服破坏的实验现象， 不能再承担预定轴压力时结束实验.具体加载方案 水平位移通过与基座固定的电子位移计测量， 如表4所示，在实验过程中根据具体情况对加载方 一共设置了三个水平位移计，其中两个位移计设置 案作稍微的调整 在柱头两侧，与数据采集器相连，以监测柱在推压过 表4具体加载方案 程中是否发生扭转，另一个位移计与控制器相连 Table 4 Details of the loading system 水平荷载通过千斤顶传感器测量，型钢应变、纵筋应 荷载控制 位移控制 变、箍筋应变和混凝土应变利用事先布置的应变片 50,-50kN;100,-100kN:5,-5mm;5,-5mm:10, 测量.应变片具体布置图如图5所示，所有测试数 150.-150kN:200,-200kN:…-10mm:10,-10mm:… 每级增加50kN,直至水平位每级增加5mm,直至水平荷载下降 据均通过高速静态应变仪自动采集和记录，每根型 移接近5mm. 到峰值荷载的75%时停止实验。 钢混凝土柱试件应变片数目如表5所示. 1.3测试内容 在施加轴压力过程中，千斤顶与型钢混凝土柱 在实验过程中，需要测试加载端的水平位移和 试件的加载头不仅需要进行几何对中，还要进行物 @ (b) 型钢翼缘应变片 型钢翼缘应变片 纵筋应变片 纵筋应变片 混凝土应变片 混凝土应变片 型钢腹板应变片 0 1200 500 8 贴应变片 贴应变片 300 150 150 150 150 300 1200 说明：代表应变片 图5试件贴片示意图.(a)型钢贴片位置（正面）：(b)型钢翼缘贴片位置（侧面）：(c)试件剖面贴片位置（单位：mm) Fig.5 Schematic illustration of strain gauge disposition:(a)strain gauge disposition in the specimen(front side):(b)strain gauge disposition in the specimen flanges (side view):(e)strain gauge disposition in section view (unit:mm)
按位移控制每级增加的位移为屈服位移的倍数并 在相同位移下往复循环两次不断加大构件位移直 至水平荷载下降到最大水平荷载的75％时或试件 不能再承担预定轴压力时结束实验．具体加载方案 如表4所示．在实验过程中根据具体情况对加载方 案作稍微的调整． 图5 试件贴片示意图．（a） 型钢贴片位置（正面）；（b） 型钢翼缘贴片位置（侧面）；（c） 试件剖面贴片位置（单位：mm） Fig．5 Schematic illustration of strain gauge disposition：（a） strain gauge disposition in the specimen （front side）；（b） strain gauge disposition in the specimen flanges （side view）；（c） strain gauge disposition in section view （unit：mm） 表4 具体加载方案 Table4 Details of the loading system 荷载控制 位移控制 50－50kN；100－100kN； 150－150kN；200－200kN；… 每级增加50kN直至水平位 移接近5mm． 5－5 mm；5－5 mm；10 －10mm；10－10mm；… 每级增加5mm直至水平荷载下降 到峰值荷载的75％时停止实验． 1∙3 测试内容 在实验过程中需要测试加载端的水平位移和 水平荷载测试柱根部（即受力最大处）的型钢应变、 纵筋应变、箍筋应变和混凝土应变并同时观察试件 从开裂到屈服破坏的实验现象． 水平位移通过与基座固定的电子位移计测量 一共设置了三个水平位移计其中两个位移计设置 在柱头两侧与数据采集器相连以监测柱在推压过 程中是否发生扭转另一个位移计与控制器相连． 水平荷载通过千斤顶传感器测量型钢应变、纵筋应 变、箍筋应变和混凝土应变利用事先布置的应变片 测量．应变片具体布置图如图5所示．所有测试数 据均通过高速静态应变仪自动采集和记录．每根型 钢混凝土柱试件应变片数目如表5所示． 在施加轴压力过程中千斤顶与型钢混凝土柱 试件的加载头不仅需要进行几何对中还要进行物 第12期 陈小刚等： 型钢混凝土柱抗震性能实验研究 ·1519·
,1520 北京科技大学学报 第31卷 表5试件应变片数目 的增加，水平裂缝增多，进入位移控制之后，随着位 Table 5 Numbers of strain gauge 移荷载增大，水平裂缝进一步增多，柱根角部混凝土 型钢 项目 纵筋箍筋混凝士总数 先后被压酥，如图6(b)所示：荷载继续增大，试件正 翼缘腹板 面中部产生竖向裂缝，较多的水平裂缝开始斜向下 应变片数目 4 2 4 2 4 16 朝中部延伸，逐渐形成交叉裂缝，不再沿柱高度方向 往上产生新裂缝；随着位移荷载的进一步增大，试件 理（施加荷载）对中，这时需要依靠混凝土上的四个 裂缝明显加宽，柱根角部混凝土被压溃而脱落，在加 应变片采集的应变值对千斤顶进行调整，以保证轴 载位移不断增大和往复循环的作用下，柱两侧的混 向压力施加于试件加载头的正中心 凝土保护层剥落，如图6(c)所示，同时正面保护层 2实验结果分析 的混凝土也出现了大量的网状裂缝；到加载后期，柱 根部大量混凝土保护层完全脱落，柱根部纵筋由于 2.1试件破坏形态 缺乏混凝土的约束而开始压曲鼓出，箍筋同时鼓出， 由于本实验的剪跨比入取为3，试件发生的破 如图6(d)所示，水平承载迅速下降；最后试件由于 坏均为弯曲型破坏，在水平荷载控制初期，首先在 混凝土的严重破坏而承受不住预先施加的轴压力而 柱根侧面出现水平裂缝，如图6(a)所示；随着荷载 宣告破坏 (b) (d) 图6试件破坏形态.(a)水平裂缝：(b)混凝土压酥；(c)混凝土剥落；(d)钢筋鼓出 Fig.6 Failure forms of specimens:(a)horizontal cracks:(b)conerete crush:(e)concrete flaking off:(d)rebar protrusion 2.2滞回曲线 的增加，荷载位移曲线逐渐偏离直线，变形速度加 构件在水平荷载作用下的滞回曲线形状是其抗 快，卸载时有一定的残余变形，构件表现出非弹性性 震性能的一个综合表现，滞回曲线越饱满，表明构件 质，但在荷载小于屈服荷载之前，试件的加载和卸载 消耗地震能量的能力越强，抗震性能越好.图7为 刚度均无明显变化·当构件屈服后，其刚度逐渐降 各构件实验荷载位移滞回曲线，即P一△曲线 低，并且其降低程度随着加载位移的增大而加剧；这 从图7的荷载一位移滞回曲线可以看出所有构 是因为随着荷载的增大，型钢外围的混凝土保护层 件的滞回曲线都呈饱满的梭形，表明均具有良好的 不断开裂、剥落，导致构件的刚度的不断减小.构件 抗震能力，可以看出各滞回曲线具有以下几点共同 处于弹性工作阶段，其滞回环面积很小，说明耗能能 的特征， 力较弱；随着加载位移的不断增大，构件的塑性发展 (1)加载初期，试件基本处于弹性工作阶段，加 越来越充分，滞回环面积逐渐增大，趋于饱满，表明 载时曲线呈直线上升，卸载后变形恢复，随着荷载 耗能能力在逐渐增强
表5 试件应变片数目 Table5 Numbers of strain gauge 项目 型钢 翼缘 腹板 纵筋 箍筋 混凝土 总数 应变片数目 4 2 4 2 4 16 理（施加荷载）对中这时需要依靠混凝土上的四个 应变片采集的应变值对千斤顶进行调整以保证轴 向压力施加于试件加载头的正中心． 2 实验结果分析 2∙1 试件破坏形态 由于本实验的剪跨比 λ取为3试件发生的破 坏均为弯曲型破坏．在水平荷载控制初期首先在 柱根侧面出现水平裂缝如图6（a）所示；随着荷载 的增加水平裂缝增多．进入位移控制之后随着位 移荷载增大水平裂缝进一步增多柱根角部混凝土 先后被压酥如图6（b）所示；荷载继续增大试件正 面中部产生竖向裂缝较多的水平裂缝开始斜向下 朝中部延伸逐渐形成交叉裂缝不再沿柱高度方向 往上产生新裂缝；随着位移荷载的进一步增大试件 裂缝明显加宽柱根角部混凝土被压溃而脱落在加 载位移不断增大和往复循环的作用下柱两侧的混 凝土保护层剥落如图6（c）所示同时正面保护层 的混凝土也出现了大量的网状裂缝；到加载后期柱 根部大量混凝土保护层完全脱落柱根部纵筋由于 缺乏混凝土的约束而开始压曲鼓出箍筋同时鼓出 如图6（d）所示水平承载迅速下降；最后试件由于 混凝土的严重破坏而承受不住预先施加的轴压力而 宣告破坏． 图6 试件破坏形态．（a） 水平裂缝；（b） 混凝土压酥；（c） 混凝土剥落；（d） 钢筋鼓出 Fig．6 Failure forms of specimens：（a） horizontal cracks；（b） concrete crush；（c） concrete flaking off；（d） rebar protrusion 2∙2 滞回曲线 构件在水平荷载作用下的滞回曲线形状是其抗 震性能的一个综合表现滞回曲线越饱满表明构件 消耗地震能量的能力越强抗震性能越好．图7为 各构件实验荷载－位移滞回曲线即 P－Δ曲线． 从图7的荷载－位移滞回曲线可以看出所有构 件的滞回曲线都呈饱满的梭形表明均具有良好的 抗震能力．可以看出各滞回曲线具有以下几点共同 的特征． （1） 加载初期试件基本处于弹性工作阶段加 载时曲线呈直线上升卸载后变形恢复．随着荷载 的增加荷载－位移曲线逐渐偏离直线变形速度加 快卸载时有一定的残余变形构件表现出非弹性性 质但在荷载小于屈服荷载之前试件的加载和卸载 刚度均无明显变化．当构件屈服后其刚度逐渐降 低并且其降低程度随着加载位移的增大而加剧；这 是因为随着荷载的增大型钢外围的混凝土保护层 不断开裂、剥落导致构件的刚度的不断减小．构件 处于弹性工作阶段其滞回环面积很小说明耗能能 力较弱；随着加载位移的不断增大构件的塑性发展 越来越充分滞回环面积逐渐增大趋于饱满表明 耗能能力在逐渐增强． ·1520· 北 京 科 技 大 学 学 报 第31卷