高延性混凝土加固钢筋混凝土柱抗震性能试验研究.pdf

'建笾结掏堂撮』Q堕望垦!Q!旦迎亟i篮曼!坐!!旦堡!要i；差煎翌翌；蒸墨!_固文章编号：1000—6869(2017)06．0086—09DOI：10．14006／j．jzjgxb．2017．06．010_--JL口同延性混凝土加固钢筋混凝土柱抗震性能试验研究邓明科1，张阳玺(1．西安建筑科技大学土木工程学院，陕西西安710055；2，胡红波1’2广州市建筑科学研究院有限公司，广东广州510440)摘要：为研究高延性混凝土(HDC)加固混凝土柱的受力性能，设计了8个RC柱，采用HDC和高性能复合砂浆进行加固，通过低周反复荷载试验，研究其破坏形态、变形和耗能能力。试验结果表明：采用HDC围套加固混凝土柱，可对核心区混凝土形成较好的约束作用，破坏形态由脆性破坏向延性破坏转变，加固柱的承载力、延性和耗能能力都得到显著提高；HDC加固层能与混凝土较好地协调工作，可充分发挥HDC的高耐损伤能力，其加固效果明显优于高性能复合砂浆钢筋网加固；在HDC加固层配置钢筋网，可提高加固层对内部混凝土的约束作用，进一步提高加固柱的延性和耗能能力，但对其承载力的贡献较小；采用HDC围套式加固混凝土柱，可减轻竖向构件的损伤程度，提高其抗震性能。关键词：钢筋混凝土柱；高延性混凝土；加固；低周反复加载试验；抗震性能中图分类号：TU375．3TU528．572TU317．1文献标志码：AExperimentalstudyonseismicbehaviorofreinforcedconcretecolumnstrengthenedwithhighductilecolumnwithhighductileconcreteDENGMingkel，ZHANGYangxil，HUHongb01，2(1．SchoolofCivilEngineering，Xi’anUniversityofArchitectureandTechnology，Xi’an710055，China；2．GuangzhouInstituteofBuildingScienceCo．，Ltd，Guangzhou510440，China)Abstract：Inordertostudythemechanicalbehaviorofreinforcedconcretecolumnsstrengthenedwithhighductileconcrete(HDC)，eightreinforcedconcretecolumnsweredesignedandstrengthenedwithHDCjacketandhighperformancecompositemortarjacket．Thefailuremodes，deformationcapacityandenergydissipationcapacityofthespecimenswerestudiedbylowcyclicloadingtests．ThetestresultsshowthatHDCjacketcouldprovidegoodconstrainingatthecoreconcrete．Thefailuremodeischangedfrombrittlefailuretoductilefailure，andthebearingcapacity，ductilityandenergydissipationcapacityofthestrengthenedcolumnsaresignificantlyimprovedafterstrengthening．ThegoodsynergicworkperformancebetweenHDCjacketandconcretecouldtakeadvantageofthehighdamagetolerancecapacityofHDC，andtheHDCjacketismuchmoreeffectivethanthemeshreinforcedhighperformancecompositemortarinbehaviorenhancementofthecolumns．ConfiguringmeshreinforcementsintheHDCjacketcouldimprovetheconstrainingeffectofthejacketontheinnerconcrete，andfurtherimprovetheductilityandenergydissipationcapacityofthestrengthenedcolumns，butcontributelittletothebearingcapacityofthestrengthenedcolumns．UsingHDCjackettostrengthenconcretecolumnscouldreducethedamagedegreeoftheverticalcomponentsandimprovetheseismicbehaviorofthecomponents．Keywords：reinforcedconcretecolumn；highductileconcrete；strengthening；lowcyclicloadingtest；seismicbehavior基金项目：国家自然科学基金项目(51578445)，西安市科技计划项目(CXl3135-3)。作者简介：邓明科(1979一)，男，四川南充人，工学博士，教授。E—mail：dengmingke@126．COm收稿日期：2016年7月86 0引言我国是世界上地震灾害多发的国家之一，汶川地震中，钢筋混凝土柱的剪切破坏是震区框架结构的主要破坏形态之一⋯，柱剪切破坏后通常难以修复。因此，采用有效的加固方式提高混凝土柱的抗震性能，对减轻震害和控制结构的损伤具有重要意义。已有研究旧。。表明，钢丝网水泥围套加固混凝土柱，可提高其延性和耗能能力。尚守平等。4o进行了钢筋网高性能复合砂浆加固混凝土柱的抗震性能试验研究，结果表明加固层能有效提高试件的承载力和延性。胡克旭等’5。采用新型混凝土材料加固震损RC框架柱，研究了不同震损程度和加固方式对试件抗震性能的影响。结果表明，加入钢丝网对提高试件耗能能力的作用明显。该加固方法可以提高混凝土柱的承载力和延性，但由于加固材料本身的脆性，导致加固层容易剥落，无法从根本上改善高轴压比下混凝土柱的脆性破坏特征。水泥基复合材料(engineeredcementitiouscomposite，ECC)是一种具有高韧性、高抗裂性能和高耐损伤能力的新型结构材料。研究。“7‘表明：ECC受拉或受剪破坏时具有多裂缝开展和应变硬化特性，将ECC替代混凝土用于结构构件或特殊部位，能显著改善其脆性，提高构件的承载力、延性和耐损伤能力¨⋯。ECC还可用于结构修复加固，张远淼等。10。进行了ECC修复震损剪力墙抗震性能试验研究，结果表明，采用ECC加固后，试件承载力得到恢复，延性、耗能能力显著提高，破坏模式由脆性破坏转化为延性破坏。邓明科等‘11’”。将ECC用于加固砌体墙，发现ECC面层可显著提高砌体墙的抗震性能。徐世娘等。13。采用超高韧性水泥基复合材料(ultrahightoughnesscementitiouscomposite，UHTCC)加固钢筋混凝土梁，有效提高了梁的承载力和抗裂性能。为推广ECC在混凝土结构中的应用，本课题组采用ECC设计理论配制了高延性混凝土(highductileconcrete，HDC)，对其受压韧性J4。和受弯性能。15’进行了研究，并将其用于改善混凝土短柱¨刮和深梁‘17。的脆性破坏，均取得了良好的效果。在此基础上，本文中采用HDC围套加固混凝土柱，以提高其抗震性能和耐损伤能力，通过拟静力试验，分析HDC加固层对柱的破坏形态、变形能力及耗能能力的影响，并与高性能复合砂浆加固方法进行比较，为HDC加固混凝土柱的设计与工程应用提供参考。1试验概况1．1试件设计及制作试验中共设计并制作8个RC柱试件，编号分别为Z一1～Z．8，试件加固前截面尺寸均为250mm×250mm，剪跨比A=3，混凝土设计强度等级为C40，纵筋为6业16，箍筋为中8@100。各试件加固前的几何尺寸及配筋如图l所示：图1试件几何尺寸及配筋Fig．1DimensionsH1]dreinfro‘CelTlen[al’rallgementofspecimens未加固试件Z一1、Z一6作为对比试件，试件Z-5、z-8采用高性能复合砂浆钢筋网进行加固，其余4个试件均采用HDC围套加固，每侧加固层厚度均为30mm，被加固试件均对柱身通长加固。试件Z．2、z-3加固层中未配置钢筋网片；试件z．4、Z-5、Z-7、z一8在加固层配置业6@80的钢筋网片。加固前，首先对试件表面进行凿毛处理，再将竖向钢筋网植入底座梁进行锚固。试件Z-2的HDC加固层采用人工压抹施工，其余加固试件的加固层均采用模板浇筑施工。试件主要设计参数和加固方案见表1。表1试件主要参数和加固方案Table1Mainparametersofspecimens试件编号加固面层钢筋网片设计塑回堕塑回星轴压比b／ramh／ramb／ramh／mm注：试件Z-3采用国产纤维制备HDC-2，其余试件均采用日本纤维制备HDC．1。87m告引斗岫o．一。。t，．一悃美‰且荔jr】IllLL( 1．2材料力学·陛能试验中采用的HDC由普通硅酸盐水泥、粉煤灰、石英砂、矿物掺和料、水和PVA纤维按一定比例制备而成¨。。PVA纤维的体积掺量为2％，其各项力学性能指标见表2。采用边长为100mill的立方体试块，测得混凝土、HDC和高性能复合砂浆的抗压强度，见表3，钢筋力学性能指标见表4。采用100mmx100mmx300mm的棱柱体试块测得HDC受压应力．应变曲线，如图2所示。可见，HDC材料的峰值压应变超过0．6％；当压应变达到2％时，HDC仍具有较高残余应力，约为抗压强度的20％。表2PVA纤维性能指标Table2PerformanceindicatorsofPVAfibers表3混凝土及加固材料力学性能Table3Mechanicalpropertiesofconcreteandreinforcementmaterials表4钢筋力学性能Table4Mechanicalpropertiesofsteelbars70605040乱蔓30龟20100U50】5101)30，Ⅻ(1图2HDC受压应／J一心变曲线Flg．2Compressivestl"e,Bs—hllain(‘t11+VrolHDC1．3加载方案与测点布置试验在西安建筑科技大学结构与抗震教育部重点实验室进行。首先通过液压千斤顶对柱顶施加竖向荷载并保持不变，然后进行低周反复水平加载，水平荷载通过固定在反力墙上的MTS作动器提供，试验加载装置如图3所示。88]氪忆生盘旨9西一东I，轨I2《，沌：1反力墙；2试件；3爪粱；4地锚螺栓；5作动器；6水、1z连接装置；7干斤琐；8卅劫支庸；9氆板；10反力粱图3试验加绒装’舀Fig．3Testsehlf)试验中采用荷载-位移混合控制方式加载，试件屈服前，按荷载控制，每级荷载增量为20kN，每级荷载循环1次；以荷载-位移曲线出现明显拐点判定试件的屈服，屈服后采用位移控制加载，每级位移增量为4mm，每级位移循环3次，直至试件破坏或荷载下降至峰值荷载的85％以下，停止加载。在试件北侧的底梁上通过膨胀螺栓固定一个钢支架，将MTS位移计安装在支架上，以测试柱顶加载点水平位移；在试件南侧下部塑性铰区沿45。方向交叉布置两个千分表，以测量试件的剪切变形，并在两侧各安装一个位移计测试塑性铰的弯曲变形；在纵筋和箍筋上粘贴电阻应变片，以测试钢筋的应变，试什测点布置见图4：墨[m：型[]一t■iEiH一}西1l尔景I^烈’{LVDT-1{恻}mn匹箍筋应变J1纵ijf_心变片t?、、、：i(a)位移计(b)J札变』图4测点布置Fig．4Measuringpointsarrangement2试验现象及破坏形态2．1试验现象及其分析为便于描述试验现象，规定加载中推为正向，拉为负向，图5为各试件裂缝分布及破坏形态。2．1．1未加固试件Z一1、Z一6对于试件Z一1，当加载至100kN时，柱脚出现2条水平裂缝；加载至140kN时，试件中部出现斜裂缝，受拉纵筋开始屈服；加载至160kN时，斜裂缝不 图5试件破坏形态Fig．5Failurepatternsofspecimens断延伸、变宽，随后荷载一位移曲线发生明显弯曲，改为按位移控制加载。加载至负向位移6．5mm时，柱脚受压区出现多条细微的竖向裂缝，并有局部压酥现象，此时箍筋开始屈服。加载至10．8mm时，试件上部出现2条斜裂缝，随后裂缝不断延伸加宽，并伴有新生斜裂缝和顺筋裂缝出现。最后一级位移加载时，试件主斜裂缝上下贯通并突然变宽，荷载迅速下降到峰值荷载的85％以下，柱脚混凝土压碎剥落，试件发生破坏。试件Z-6破坏过程与试件Z一1基本相同，由于其轴压比较试件Z．1的大，试件水平裂缝的长度较短，裂缝宽度有所减小。试件z—l、Z．6主斜裂缝形成后混凝土被压碎脱落，纵筋屈服后均发生剪切脆性破坏。2．1．2试件Z-2、Z一3对于试件Z-2，采用13本纤维制备HDC加固层。加载至140kN时，试件脚部出现1条细微水平裂缝；加载至180kN时，试件脚部出现多条细微斜裂缝，此时，荷载．位移曲线偏离直线，改为按位移加载。加载至8．2mm时，试件中上部出现多条斜裂缝，受拉纵筋开始屈服：加载至负向12．6mm时，试件脚部出现多条水平裂缝；随后，试件中上部细密斜裂缝逐渐增多，并逐渐形成主斜裂缝；加载至负向24．6n"ffn时，主斜裂缝两侧的细密斜裂缝继续增多，主斜裂缝加宽至1．5toni，随后箍筋开始屈服，试验过程中HDC加固层受拉开裂发出“呲呲”响声。随着主斜裂缝的变宽，荷载逐渐下降，最终斜裂缝宽度达10mm，停止加载。试件z．3的开裂荷载略小于试件Z-2，试件屈服前，底部出现较多细密水平裂缝。试件z．2、z一3的主斜裂缝形成以后，HDC加固层裂而不碎，对核心区混凝土形成较好的约束作用，使试件的剪切破坏推迟，表明HDC良好的变形能力和耐损伤能力改善了}昆凝土柱的脆性剪切破坏特征，试件最终均发生弯剪破坏。2．1．3试件Z一4、Z-7试件z．4、Z-7均在HDC加固层配置双向钢筋网片。对于试件z．4，加载至160kN时，脚部开始出现多条细微水平裂缝；加载至180kN时，脚部水平细密裂缝增多、变长，随后荷载一位移曲线明显偏离直线，改为按位移控制加载。加载至7．8mm时，试件中部出现2条水平裂缝，原有水平裂缝继续延伸，受拉纵筋屈服，随后试件脚部开始出现细微斜裂缝；加载至15．8mm时，柱脚受压区出现多条竖向裂缝；随后试件脚部裂缝呈细密状发展，荷载下降缓慢，直至试件接近破坏时有少量箍筋屈服。试件Z-7轴压比较试件z。4的大，其他条件均相同，破坏过程也与试件Z一4基本一致。相比试件z．4，试件z．7表面裂缝数量有所增加，试件破坏前，箍筋未屈服，加固层中的钢筋网使HDC加固层与内部混凝土的协同工作能力得到提高，柱脚部剪切斜裂缝的发展受到限制，且柱脚加固层均未出现压碎剥落，试件最终均发生延性较好的弯fHj破坏。2．1．4试件Z一5、Z．8试件Z-5、Z．8均采用高性能复合砂浆钢筋网加固。加载至140kN时，试件Z-5柱脚出现多条细微水平裂缝；加载至180kN时，柱脚水平裂缝延伸和增多，荷载一位移曲线明显偏离直线，改为按位移控制加载。加载至负向7．7mm时，试件中下部产生多条斜裂缝，受拉纵筋屈服；加载至负向11．7mm时，斜裂缝增多并延伸变长，形成主斜裂缝，箍筋开始屈服；加载至14．7mm时，柱脚受压区开始压碎剥落，主斜裂缝变宽(1mm)。随后，柱脚加固面层不断剥落，加固钢筋网片外露，试件破坏。试件Z一8的轴压比较试件Z-5的大，其他条件均相同。破坏过程与试件Z-5相似，主要区别在于试件89■—■■■■_p簟》o／．，，Z旷队，¨激Z．，?弋飞，十‘川。、、＼孙■“：j|_跌．≥目o～K_，、～．H沁、。。八氛＼，okP&。■一一习n㈡J1_]一1N，||￡酮¨¨匕¨划甾1■]1—．_-r__---_-．，--r．L z一8下部的裂缝数量增多，柱脚受压区较早出现竖向裂缝，且加固层剥落现象加重，试件最终均发生弯剪破坏，脆性破坏特征较未加固试件有所改善。2．2HDC加固层工作性能考虑到实际工程中，采用支模浇筑加固层过程较繁琐，设计试件Z-2加固层采用人工压抹施工，并与采用支模浇筑加固层的试件z．3对比。试件Z-3的加固层材料HDC一2抗拉强度比HDC一1低，故试件z一3的开裂荷载小于试件z．2。试件Z-2、Z一3破坏后，其加固层与原混凝土柱均未发生剥离破坏，说明不论采用人工压抹还是模板浇筑施工，HDC加固层与混凝土均具有良好的黏结性能和协同工作性能。凿开试件Z-2、Z一3的加固层，发现HDC与原混凝土界面仍具有一定的残余黏结强度，试件z一2、z一3的塑性铰区混凝土均被压碎，见图6。可见，在HDC加固层的约束作用下，柱塑性铰区混凝土的变形能力得到提高。图6塑性铰区混凝土压碎Fig．6Concretecrushedinplastichingeregion3试验结果及其分析3．1滞回曲线图7为各试件的荷载一位移滞回曲线，由图可见：1)试件屈服前，荷载．位移滞回曲线基本呈线性变化，滞回环面积较小；试件屈服后，滞回环面积逐渐增大，试件耗能逐渐增加。2)未加固的试件Z一1、Z一6达到峰值荷载后，承载能力下降较快，滞回环面积相对较小；采用高性能复合砂浆钢筋网加固的试件Z-5、Z一8滞回环面积比未加固试件有明显提高。3)采用HDC加固的试件z．2、z一3比采用高性能复合砂浆钢筋网加固的试件承载能力下降缓慢，滞回环更饱满；采用HDC钢筋网加固的试件z_4、Z-7滞回环最为饱满，其抗震性能最佳。90300200zJ00量0、一100—200—300{么黟{锄j一40—20O2040A／ram(a)试什Z．1(C)试什7．3胗彳}彩∥e)试件Z一5j黝：．。锄；铹妙一4()一2002040j／mm‘g)试什Z一7300200z10()举0、一100—200—300300200z100妻0、一100—200—300300200z100芒0、一100—200—300300200z100章0～一100—200—300—#一粉{渤纷劳，-40-2002040j^nm(b)试什Z．2丽_r二jrl广1而___f／mm(d)试件z．4-：J／mmf)试ft．z．6j彳缈I砀沙一40—2002040J／mm(h)试Pt"z．8图7荷载．位移滞M曲线Fig．7Hysteretiecnr"、。esllfspecimens3．2骨架曲线图8为各试件的骨架曲线。采用能量等值法确定试件的屈服位移，取试件荷载下降至峰值荷载85％对应的柱顶水平位移作为极限位移△⋯以极限位移与试件有效高度之比确定极限位移角。各试件的特征点荷载、位移见表5。由图8和表5可以得到：1)相同轴压比下，试件Z．2的位移延性系数和极限位移明显高于试件Z一1、Z一5，说明采用HDC围套式加固混凝土柱，可充分发挥HDC的高耐损伤能力，利用HDC加固层约束内部混凝土，提高试件的变形能力，其效果明显优于高性能复合砂浆钢筋网加固。2)试件z一4的位移延性系数比试件Z．2提高49．1％，说明在HDC加固层配置钢筋网可进一步提高被加固试件延性。HDC加固层裂缝宽度较大时，对核心混凝土的约束作用逐渐减弱，加入钢筋网后，可维持HDC面层对核心混凝土的约束作用，进而提高了试件的延性。0O0O0O^，．rj●一Z#，f『0O0n0On32●●21一z』／f_，0O0O0O^，．，，●一z≤≈ 表5试件特征点试验结果Table5Testresultsatcharacteristicpointsofspecimens注：Pc。、△。，分别为试件的开裂荷载和开裂位移；P，、△?分别为试件的屈服荷载和屈服位移；P。、△。分别为试件的峰值荷载和峰值位移；肛为位移延性系数，肛=△。／A，；0。为极限位移角，0。=△。／H；表中荷载、位移均取试件正、负向加载的平均值。3002001000一】00-200—3003002001000—100—200—300—40-2002040A／mm(a)不同面层施I=一40—20O2040J／mm(c)加I占l前后300200100O一100—200—300300200100O100200300．-40—-2002040A／ram(b)不同力¨固方式-40-2002040一／mm(d)不同轴压比图8骨架曲线Fig．8Skeletonoulwes3)采用日本纤维制备HDC的试件z一2在相同条件下，其位移延性系数和极限位移角均大于采用国产纤维制备HDC的试件z．3。4)试件Z-7的位移延性系数比z-4降低20．3％，表明随着轴压比增大，试件的延性有所降低，但仍高于高性能复合砂浆加固的试件。5)试件Z-7、Z-5的设计轴压比分别为0．8和0．6，但试件z一7的位移延性系数和极限位移明显大于试件Z-5，表明采用HDC加固混凝土柱，可在一定程度上提高试件的塑性变形能力和轴压比限值。3．3承载力考虑试件加载过程中推、拉方向的荷载不一致，承载力取两个方向的峰值荷载平均值，由表5可知：1)在相同轴压比下，试件z．2、Z．3的承载力分别比试件Z．1提高50．3％、57％，表明采用HDC围套加固混凝土柱，HDC加固层与内部混凝土具有良好的协调工作能力，使加固后试件承载力得到较大幅度提高。2)在相同轴压比下，试件z一4的承载力仅比试件z一2提高2．8％，说明钢筋网HDC加固层中，对试件抗剪承载力的提高主要由HDC贡献。3)试件轴压比增大，未加固试件Z-6的承载力比试件z．1提高9％，但试件Z-7的承载力比试件z-4提高了16％，说明随着轴压比的增大，受压区高度增大，采用HDC加固的试件承载力有较大幅度提高。4)由于高性能复合砂浆的抗压强度高于HDC，试件Z-5、Z一8的承载力比试件z．4、Z-7均略有提高，但采用高性能复合砂浆钢筋网加固的试件延性明显降低。3．4耗能能力低周反复荷载试验中，试件的耗能能力可由各特征点的累积耗能表示。表6列出了各试件达到屈服荷载、峰值荷载和极限位移时的累积耗能。表6试件累积耗能Table6Accumulatedenergydissipationsofspecimens由表6司知：1)试件z．2达到峰值荷载和极限位移时对应的累积耗能分别为未加固试件Z一1的1．83和4．11倍，说明采用HDC加固混凝土柱，可以提高试件在不同阶段，尤其是在破坏阶段的耗能能力。2)在相同轴压比下，试件Z-2达到极限位移时的累积耗能为试件z．5的1．49倍，说明未配置钢筋网的HDC围套加固比高性能复合砂浆钢筋网加固混凝土柱具有更高的耗能能力。因此，采用HDC加固混凝土柱对提高试件的抗震性能具有明显的优势。91 3)在相同轴压比下，试件z一4达到屈服荷载、峰值荷载和极限位移对应的累积耗能分别为试件Z一2的1．48、1．12倍和2．39倍，说明配置钢筋网可进一步提高HDC加固层对内部混凝土的约束作用，从而提高试件在破坏阶段的耗能能力。4)轴压比增大，试件Z-7达到极限位移的累积耗能比试件z一4减小20．4％，但已达到试件z．5的2．83倍，说明随着轴压比的增大，采用HDC钢筋网加固的试件，其耗能能力有所降低，但远高于较低轴压比下高性能复合砂浆钢筋网加固的试件。3．5刚度退化以割线刚度K表征试件刚度变化。定义割线刚度K为坐标原点与某级循环的荷载峰值(即骨架曲线上的点)连线的斜率，其表达式为K。=怯斟到㈩式中：K。为第i级加载下的割线刚度；+P。和一P：分别为第i级加载下推、拉方向的最大荷载值；+△。和一△，分别为第i级加载下正、负向最大荷载对应的位移。8个试件破坏过程中的刚度退化曲线比较如图9所示，由图9可知：400一|300三乏200邑≥1000400一|300三乏200兰≥100O010203040A／mm(a)不同【f【『层施T400一l300三z200邑≥l00Ol300三乏200兰≥looO010203040J／mm(b)不同加⋯方式0l【J2UjU4001020●¨4UJ／n1111J,／Illnl(c)加吲前后(d)不同轴压比图9试件刚度退化曲线Fig．9Stiffnessdegradationcurvesofspecimens1)加固后试件的初始刚度明显增大，但其刚度退化曲线总体比较平缓。2)相同轴压比下，采用HDC加固的试件刚度退化缓慢，主要是由于HDC加固层良好的拉伸性能和耐损伤能力，使试件出现裂缝后还能继续承受较大的水平荷载。3)轴压比增大，试件Z-7的初始刚度有所提高，但刚度退化曲线与试件z．4基本重合，说明轴压比92对采用HDC加固试件的刚度退化影响较小。3．6箍筋应变图10给出了各试件箍筋应变(取各测点的平均值)发展曲线，由图10可知：1)加载前期，试件未开裂前，箍筋应变较小；裂缝出现后，箍筋应变明显加快。2)未加固的试件Z．1、Z一6的箍筋应变发展较快，且超过峰值荷载后，较早达到屈服应变；采用HDC加固的试件，加固层的约束作用使箍筋应变发展缓慢。3)采用HDC加固的试件比采用高性能复合砂浆加固试件箍筋屈服明显延缓，其中试件Z一4、Z-7(配置钢筋网)接近极限位移时箍筋才开始屈服，说明HDC加固层能较好地发挥其抗剪作用。4)试件Z-7的轴压比高于试件Z-4，箍筋应变总体有所减小，说明轴压比增大，试件延性有所降低，箍筋变形利用率减小。_J／inm(a)轴_!=b：L|=n=06d／mm(c)4；同轴压比对比图lO箍筋应变Fig．10Strainofstirrups 4性能水平性能指标是结构基于性能抗震设计的一个重要参数，是对结构性能水平的量化。GB50011—2叭0《建筑抗震设计规范》中将结构的性能水平划分为五个等级，即基本完好、轻微损坏、中等破坏、接近严重破坏和倒塌。为了与GB50011_2叭0的性能设计目标相协调，便于在设计中控制，根据试验结果，确定各试件的性能水平。以位移角作为竖向构件的性能指标，表7为根据8个试件的试验结果而确定的性能水平及其对应的位移角。各性能水平对应的位移角可参考以下原则进行确定：1)“基本完好”位移角对应试件出现第1条明显的裂缝；2)“轻微损坏”位移角对应试件出现多条裂缝和轻微的塑性变形；3)“中等破坏”位移角对应试件达到峰值荷载、形成主裂缝；4)当试件表面裂缝宽度超过2mm、荷载下降不超过10％、试件塑性变形较大时为“接近严重破坏”的位移角。表7试件的性能水平Table7Performancelevelofspecimens由表7可知：1)以上8个试件在“基本完好”和“轻微损坏”性能水平时位移角基本接近。2)采用HDC加固的试件在“中等破坏”性能水平的位移角为1／58～1／51，在“接近严重破坏”性能水平的位移角为1／41～1／31，均明显高于未加固和采用高性能复合砂浆加固的试件在相同性能水平的位移角。根据GB50011—2010附录M对竖向构件在不同性能水平的最大层间位移角控制目标，采用HDC加固混凝土柱可提高框架结构中竖向构件的变形能力，减轻构件在强震作用下的损伤程度。5结论1)低周反复荷载作用下，未加固的混凝土柱发生剪切脆性破坏；采用HDC围套加固的试件，由于HDC加固层对核心区混凝土形成较好的约束作用，由脆性破坏向延性破坏转变。2)HDC加固层采用人工压抹和模板浇筑施工，与内部混凝土均具有良好的黏结性能，HDC加固层与混凝土均未发生剥离破坏。3)采用HDC加固混凝土柱，HDC加固层与内部混凝土具有良好的协调工作能力，使加固后试件承载力得到较大幅度的提高。4)采用HDC加固混凝土柱，可充分发挥HDC的高耐损伤能力，提高试件的变形和耗能能力，延缓原柱箍筋应变发展，其加固效果明显优于高性能复合砂浆钢筋网加固。5)在HDC加固层配置钢筋网，可增强HDC加固层对试件的约束作用，进一步限制原柱箍筋应变发展，提高柱的延性和耗能能力，但对柱的承载力的贡献较小。6)采用HDC围套加固混凝土柱，可提高竖向构件的变形能力，减轻构件在强震作用下的损伤程度。参考文献[1]霍林生，李宏男，肖诗云，等．汶川地震钢筋混凝土框架结构震害调查与启示[J]．大连理工大学学报，2009，49(5)：718-723．(HUOLinsheng，LIHongnan，XIAOShiyun，eta1．EaahquakedamageinvestigationandanalysisofreinforcedconcreteframestructuresinWenchuanearthquake[J]．JournalofDalianUniversityofTechnology，2009，49(5)：718—723．(inChinese))[2]TAKIGUCHIK．Shearstrengtheningofreinforcedconcretecolumnsusingferrocementjaeket[J]．ACIStructuralJournal，2001，98(5)：696—704．[3]TAKIGUCHIK．Aninvestigationintothebehaviorandstrengthofreinforcedconcretecolumnsstrengthenedwithferroeementjackets[J]．CementandConcreteComposites，2003，25(2)：233-242．[4]尚守平，蒋隆敏，张毛心．钢丝网高性能复合砂浆加固钢筋混凝土方柱抗震性能的研究[J]．建筑结构学报，2006，37(4)：16—22．(SHANGShouping，JIANGLongmin，ZHANGMaoxin．StudyonseismicbehaviorofRCcolumnsstrengthenedusinghigh—performancecompositemortarreinforcedwithmeshreinforcements『J]．JournalofBuildingStructures，2006，37(4)：16-22．(inChinese))[5]胡克旭，刘继壮，张彦博．新型混凝土材料加固震损RC框架柱抗震性能试验研究[J]．福州大学学报(自然科学版)，2013，41(4)：422—428．(HUKexu，LIUJizhuang，ZHANGYanbo．Experimentalresearchesonseismicbehaviorofearthquake—damagedRCfi"amecolumnsstrengthenedwithnewconcretematerial[J]．JournalofFuzhouUniversity(NaturalScienceEdition)，2013，41(4)：422-428．(inChinese))[6]LIVC，WANGS，wuC．Tensilestrain—hardening93膨朋Ⅲ脚m饼瞄佛●5908●342626O85t&&禾&禾nii，‘ll，‘l3134nv1‘8l刀巧巧巧门胛巧胛弱鼹∞"卵铊够亚n电禾王nn王n粥∞如№弘铝观舭／／／／／／／／铊他”舶驺∞卯甜i＆i&ii町∞M加”叭印n巧力巧力巧巧从巧83573548404264LL互LLJ之045石一培 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