橡胶集料混凝土的材料特性对结构性能的影响

众多试验表明（包括课题组所做的）， 橡胶集料混凝土具有高延性和高阻尼。 课题组也首次提出了橡胶集料混凝土在单轴受压状态下的应力应变关系，以及橡胶集料混凝土峰值压应变和极限压应变的公式。 延性是一个关于能耗的重要指标。 课题组进一步研究了橡胶集料钢筋混凝土梁的截面曲率延性系数，得到其数值大大的超过了相对应普通钢筋混凝土的数值。基于这些阶段性的成果，课题组申请开展橡胶集料混凝土的材料特性对混凝土结构性能影响的研发课题，这样一个课题是"搭台"， 是从材料自身角度出发开拓的新的平台和前沿，用于推动结构耗能和抗震的技术方法和水平向前发展，这在国内外尚属首次。

经过大量实验的证明，橡胶集料混凝土具有变形大、弹性模量低、阻尼高和耗能高的特点，这些材料特性对构件和结构延性和抗震性能具有潜在的有利影响。本课题把橡胶集料混凝土的材料特性延伸到构件和结构中，分析其对结构和构件延性和抗震性能的影响，主要做了以下三个方面的研究：.第一：橡胶集料混凝土具有变形大和弹性模量低的特点，本课题运用力学原理分析橡胶集料混凝土对梁延性性能和承载能力的影响，并依此为依据分析橡胶集料混凝土对结构延性和承载能力的影响；.第二：橡胶集料混凝土具有弹性模量低和阻尼高的特点，依据规范的计算方法，通过设定弹性模量折减系数和阻尼比两个参数，分析橡胶集料混凝土对结构刚度、基本周期、水平地震荷载和层间弹性位移等的影响；.第三：根据橡胶集料混凝土弹模低、阻尼高和耗能高的特点，分析了橡胶集料混凝土构件的阻尼比、动力性能和耗能能力，并用橡胶集料混凝土替代框架结构中梁的普通混凝土，研究橡胶集料混凝土框架结构的耗能能力、阻尼比和动力响应。..课题成果证明，橡胶集料混凝土能够提高结构和构件的延性，降低结构的刚度、基本周期、水平地震荷载和层间弹性位移，同时能够提高结构和构件的阻尼比和耗能能力，削弱结构和构件的动力响应，进而提高结构的抗震性能。总结课题的成果可以看出： 有两个因素是橡胶集料混凝土在结构抗震分析中起到了关键作用。 第一个是橡胶集料混凝土的模量比普通混凝土的要低，这样会减低构件/结构的刚度，增加构件/结构的位移/变形，例如增加层间位移，从结构设计角度来看，这是不利的。.第二个是橡胶集料混凝土的阻尼/延性比普通混凝土高，在受到动态载荷时候，它会衰减构件/结构的位移/变形。 这两个因素相互之间互动和此消彼长，就形成了橡胶集料混凝土结构抗震的关键内容。从课题的分析来看，是有可能在利用橡胶集料混凝土高阻尼/延性来提高结构抗震性能的同时，其位移/变形仍然满足设计要求。. .从对结构刚度的要求出发， 橡胶集料混凝土的第一步应用应该是在梁和板的构件，而不是柱的构件。用通俗的语言来描述，橡胶集料钢筋混凝土结构的特性应该是强柱柔梁，对比传统的强柱弱梁，是一种改进和提高。众所周知，结构抗震一直是结构工程领域中极为关注的重点，课题所取得的成果表明：橡胶集料混凝土从材料阻尼/延性的机理，糅合成构件/结构的能量耗散动态响应，从而提高钢筋混凝土结构的抗震性能，这也给结构抗震技术发展提供了新的研究方向