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杨博士专刊 | RC柱的破坏之二(评价标准)

 nplaiyanfang 2023-10-11 发布于福建

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上期文章《RC柱的破坏之一(震害现象)》,我们以图片的方式直观感受到了RC柱的各种破坏形式和状态,可以看出:

(1) RC柱在地震作用下破坏状态复杂,我们对建筑结构仍然知之甚少,很多震害现象值得继续深入研究;

(2) 对非结构构件的认识和设计存在不足,非结构构件对整体结构和相邻RC柱抗震性能的影响不可忽略;

(3) 只进行基于线弹性内力的极限承载力设计是不够的,实现对RC柱的非线性仿真模拟是有意义的,给出RC柱的损伤评价标准是必要的。


本期文章我们从RC柱损伤破坏评价标准出发,了解一下相关科研成果与认知现状。

01
RC柱损伤破坏评价标准

进行建筑结构抗震性能化设计时,根据《高层建筑混凝土结构技术规程》 JGJ 3-2010的规定,需按A~D性能目标和地震三水准确定1~5性能水准。不同抗震性能水准下,关键构件、普通构件和耗能构件应达到无损坏、轻微损坏、轻度损坏、中度损坏、严重破坏和比较严重破坏,构件的损坏程度需根据相关评价标准进行确定。

近年来,新发布实施的一些标准规范给出了RC柱损伤破坏评价准则。广东省标准《建筑工程混凝土结构抗震性能设计规程》DBJ/T 15-151-2019、《建筑抗震韧性评价标准》 GB/T 38591-2020、《建筑结构非线性分析技术标准》T/CECS 906-2021、《建筑结构抗倒塌设计标准》T/CECS 392-2021和《建筑结构抗震性能化设计标准》T/CECA 20024-2022等分别根据材料应变和构件位移转角等给出了包括RC柱在内的构件损伤破坏评价准则。

02
广东省标准《建筑工程混凝土结构抗震性能设计规程》DBJ/T 15-151-2019

该标准指出:变形指标限值从宏观到微观可分为结构的层间位移角限值、构件的弹塑性位移角限值和材料的应变限值。构件弹塑性位移角能够直观地反映构件承载力变化和损坏程度。

该标准通过剪跨比、弯剪比将RC柱破坏形态划分为弯控、弯剪控和剪控三种破坏形态,并区分不同轴压力系数(轴压比)与箍筋体积配箍率,给出了确定弯控、弯剪控构件性能状态的RC柱弹塑性位移角限值,如下所示:

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03
《建筑抗震韧性评价标准》GB/T 38591-2020

该标准附录C.2给出基于转角和应变的正截面破坏RC柱损伤状态判别标准,如下所示:

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该标准附录C.3给出基于转角和截面内力的斜截面破坏RC构件损伤状态判别标准,如下所示:

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该标准附录D.2给出压弯破坏RC柱构件的工程需求参数,如下所示:

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04
《建筑结构非线性分析技术标准》T/CECS 906-2021

该标准附录C规定了基于材料应力-应变关系和构件力-位移关系两类损伤破坏评价标准。基于构件弹塑性位移角的混凝土构件损伤破坏形态划分及位移转角参数与广东省标准《建筑工程混凝土结构抗震性能设计规程》DBJ/T 15-151-2019相同,不再列出。基于材料应变的混凝土构件损坏等级确定参数如下所示:

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05
建筑结构抗倒塌设计标准》T/CECS 392-2021

该标准附录A.2给出了压弯破坏的RC柱弯矩-转角曲线及相关参数,如下所示:

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该标准附录A.3给出了压弯破坏的RC柱基于混凝土与钢筋应变确定构件损伤等级方法,如下所示:

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06
《建筑结构抗震性能化设计标准》T/CECA 20024-2022

该标准7.3规定了混凝土构件变形评价标准,同样给出了RC柱基于弹塑性位移角限值和基于材料应变/损伤两类损坏等级评价标准。基于基于弹塑性位移角限值的RC柱损伤破坏形态划分及位移转角参数与广东省标准《建筑工程混凝土结构抗震性能设计规程》DBJ/T 15-151-2019相同,不再列出。基于材料应变/损伤的混凝土构件损坏等级确定参数如下所示:

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07
总结

对RC柱损伤破坏评价标准总结如下:

(1) 可基于材料应变或构件位移转角进行RC柱损伤破坏评价,短期内两种评价方式难以相互替代,各标准的评价参数也未实现统一;

(2) 弹塑性位移角限值源于对RC柱损伤破坏的截面状态主观判断及构件实验结果统计;

(3) 材料应变/损伤限值源于对RC柱损伤破坏的微观机理理解及材料实验结果统计。

存在多种标准,说明对RC柱损伤破坏评价尚未达成行业公认,还有较多不确定之处有待继续深入研究,下期文章我们尝试解读一下各种RC柱损伤破坏评价标准的科研背景与未来发展。



END


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