采用起波钢筋局部削弱/增强的新型RC框架结构研究
批准号:
51778330
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
冯鹏
依托单位:
学科分类:
E0805.工程材料
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
强翰霖、艾鹏程、胡黎俐、刘兴、周文、杨培元、沙雄、宋文
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中文摘要
当前,钢筋混凝土(RC)框架结构面临两大挑战:在地震中“强柱弱梁”机制难以实现,由于水平构件拉结不足而产生局部破坏引起的连续倒塌。本项目提出了一种采用起波钢筋局部削弱/增强的新型RC框架结构:起波钢筋具有双台阶状的受力性能,布置在框架梁约1/4跨处,可使此处的局部抗弯承载力削弱但变形能力增强。此构造既能使框架实现“强柱弱梁”,又能在不显著增加造价的情况下同时提高结构的抗震性能和抗连续倒塌能力。将针对此进行一系列研究:①构造方面,研究起波钢筋本构及其与混凝土和箍筋的相互影响;②构件方面,研究起波钢筋梁的静力和滞回性能;③结构方面,研究新型框架结构的抗震和抗连续倒塌性能。将通过试验、数值模拟和理论分析,最终将建立采用起波钢筋局部削弱/增强的新型RC框架结构的设计方法。本项目力图发展RC框架结构的设计理论、解决关键技术难题,为结构抵御多灾害的能力提升提供经济有效的技术手段。
英文摘要
Currently, there are two threats to the design of reinforced concrete (RC) frame structures. One is the difficulty of realizing the "strong column-weak beam" when the structure is subjected to seismic load. Another is the progress collapse caused by local failure due to the weak tie force of horizontal members. A novel RC frame structure with weakening / enhancing of kinked rebar is proposed in this project. The kinked rebar has a tensile load-deformation relationship with two plateaus. When the kinked rebar is located at the 1/4 span of the frame beams to weaken the local flexural capacity and enhance the deformation capacity, the "strong column-weak beam" will be realized in the RC frame, the seismic performance and the progressive collapse resistance are improved simultaneously without increasing cost as well. This study includes the following parts. For the dealing, the constitutive relation of the kinked rebar and its interactive effects to concrete and stirrups will be studied. For the member, the static and hysteretic behavior of the beam with the kinked rebar will be investigated. For the structure, the seismic performance and collapse resistance of the novel RC frame structure will be analyzed. The design approaches of the proposed frame structure will be built up based on the experiments, numerical simulations and theoretical analysis. This project aims to develop the design theory and solve the technological problems of RC frame structures, thereby improving the ability to withstand multi-hazard sources economically and effectively.
本项目原创提出了采用起波钢筋局部削弱(抗弯承载力)/增强(变形能力)的新型 RC 框架结构,通过一个较为简单的构造实现“一石二鸟”:既可实现“强柱弱梁”破坏模式,又能在不显著增加造价的情况下同时提高 RC 框架结构的抗震性能和抗连续倒塌能力。针对此新型RC框架结构,开展了一系列研究:(1)对起波钢筋开展了单轴拉压和往复拉伸试验,结果表明起波钢筋具有“双台阶”行为,变形性能好,并建立了起波钢筋单轴受力的三阶段本构模型和四折线本构模型;(2)对含起波钢筋的RC梁开展了拟静力试验,结果表明新型RC梁出现“双铰机制”,在钢筋起波处出现了塑性铰,且在大变形下具有较高的承载力,并揭示了不同参数对新型RC梁构件破坏模式的影响规律;(3)对含起波钢筋梁的RC框架子结构开展了拟静力试验和抗连续倒塌试验,结果表明新型RC框架子结构可实现“强柱弱梁”破坏模式,并具有良好的抗连续倒塌性能;(4)对新型RC框架结构开展了振动台模型试验,结果表明起波钢筋构造能有效改善框架结构的破坏模式,减轻其损伤,并提高其抗震性能和震后可恢复能力;(5)基于以上研究,提出了采用起波钢筋局部削弱/增强的新型 RC 框架结构的性能化抗震设计理论和方法。项目研究目标均已按研究计划完成,并取得了超出预期的成果:发表SCI论文8篇,获得2项发明专利授权,培养的1名博士生和1名硕士生获得清华大学优秀学位论文。本项研究为该新型结构在实际工程中推广应用提供了理论基础和技术支撑,得到了业内同行专家的高度评价,起波钢筋构造还被推广到防护工程抗爆抗冲击领域和钢结构领域。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Progressive Collapse Resistance of GFRP-Strengthened RC Beam-Slab Subassemblages in a Corner Column-Removal Scenario
GFRP 增强 RC 梁的渐进抗倒塌能力 — 角柱中的板组件 — 拆除场景
DOI:10.1061/(asce)cc.1943-5614.0000917
发表时间:2018
期刊:Journal of Composites for Construction
影响因子:4.6
作者:Peng Feng;Hanlin Qiang;Xin Ou;Weihong Qin;Jianxiang Yang
通讯作者:Jianxiang Yang
DOI:https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2020.110425
发表时间:2020
期刊:Engineering Structures
影响因子:--
作者:Hanlin Qiang;Jianxiang Yang;Peng Feng;Weihong Qin
通讯作者:Weihong Qin
DOI:https://doi.org/10.1061/(ASCE)CF.1943-5509.0001316
发表时间:2019
期刊:Journal of Performance of Constructed Facilities, ASCE
影响因子:--
作者:Peng Feng;Zeyuan Wang;Feifei Jin;Songye Zhu
通讯作者:Songye Zhu
Kinked rebar configurations for improving the progressive collapse behaviours of RC frames under middle column removal scenarios
用于改善 RC 框架在中柱拆除情况下的渐进倒塌行为的扭结钢筋配置
DOI:10.1016/j.engstruct.2020.110425
发表时间:2020
期刊:Engineering Structures
影响因子:5.5
作者:Qiang Hanlin;Yang Jianxiang;Feng Peng;Qin Weihong
通讯作者:Qin Weihong
DOI:10.1061/(asce)cf.1943-5509.0001316
发表时间:2019-10-01
期刊:JOURNAL OF PERFORMANCE OF CONSTRUCTED FACILITIES
影响因子:2.5
作者:Feng, Peng;Wang, Zeyuan;Zhu, Songye
通讯作者:Zhu, Songye
海洋工程结构用高耐久大尺寸纤维增强复合材料构件设计理论与方法
- 批准号:U2106219
- 项目类别:联合基金项目
- 资助金额:263万元
- 批准年份:2021
- 负责人:冯鹏
- 依托单位:
配置预应力复材约束混凝土芯棒的钢筋混凝土构件的受力性能研究
- 批准号:51978379
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:62.0万元
- 批准年份:2019
- 负责人:冯鹏
- 依托单位:
面向海洋的新型FRP混凝土组合结构及其性能研究
- 批准号:51478246
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:86.0万元
- 批准年份:2014
- 负责人:冯鹏
- 依托单位:
柔性太阳能电池表皮FRP曲面夹心板的结构性能和力-光伏性能研究
- 批准号:51278276
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:80.0万元
- 批准年份:2012
- 负责人:冯鹏
- 依托单位:
基金委关于纤维复合材料在土木工程中应用新进展的研讨
- 批准号:51048004
- 项目类别:专项基金项目
- 资助金额:6.0万元
- 批准年份:2010
- 负责人:冯鹏
- 依托单位:
FRP抗屈曲加固钢构件及FRP约束屈曲支撑的受力机理和性能的研究
- 批准号:50978149
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:36.0万元
- 批准年份:2009
- 负责人:冯鹏
- 依托单位:
FRP大跨编织网结构的研究
- 批准号:50608047
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:26.0万元
- 批准年份:2006
- 负责人:冯鹏
- 依托单位:
国内基金
海外基金















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