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中建产研院完成大尺寸钢筋混凝土核心筒三维空间复杂加载抗震试验

近日,受清华大学纪晓东老师团队委托,中建产研院依托万吨级多功能试验系统完成了大尺寸钢筋混凝土核心筒三维空间复杂加载抗震试验。

  该试验的完成,将为高层建筑钢筋混凝土核心筒抗震设计基础理论和韧性提升技术研究提供关键试验支撑,同时进一步验证万吨级多功能系统六自由度控制技术的可靠性。


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(一)试验背景

  框架-核心筒结构是高层建筑常用的结构体系,其中核心筒是主要抗侧力单元,其抗侧刚度大、承载力高,承担大部分的地震水平剪力和倾覆力矩。

  此前,受限于试验设备能力不足,国内外缺乏模拟真实边界的大尺寸核心筒三维加载抗震试验,对于三维复杂加载下钢筋混凝土核心筒的空间受力行为和地震破坏机理的科学认识并不充分。

  本次依托万吨级多功能试验系统开展的钢筋混凝土核心筒抗震试验,试件尺寸大、采用三向六自由度加载控制,真实模拟钢筋混凝土核心筒在高轴压和双向水平地震作用下的复杂空间受力行为,研究核心筒中偏拉墙的拉-弯-剪耦合受力性能及各墙肢剪力重分配问题,检验现行规范中核心筒承载力和变形能力的设计规定、约束边缘构件等重要抗震构造措施。

(二)实验模型

  试验模型原结构为某高层框架—核心筒结构,高140m,共33层,结构平面尺寸为40.8m× 30.6m,核心筒平面尺寸为12m× 16m,设防烈度为8度(0.2g),按现行中国规范设计。

  试验模型取自原型结构核心筒底部数层,缩尺比为1:4,平面尺寸为 3m × 4m,总高度为 8.6m,两个方向的墙肢厚度分别为150mm和180mm。

(三)试验加载

  采用三维复杂边界控制加载:首先施加竖向荷载1686吨(设计轴压比为0.47);随后保持竖向荷载不变,水平方向按照不同位移角幅值依次在Y向、X向及两对角向等4个方向施加往复位移,同时核心筒加载端施加与水平位移对应的转角,控制核心筒固定端的剪跨比为设定值(由原型结构推覆分析得到),模拟底部核心筒的真实受力边界。

  试验前后历时三天,随着试验模型破坏程度达到预期,试验最终取得成功。

  试验吸引了来自国外专家、全国各高校、设计院和建设单位相关30余人现场观摩。


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