本研究提出了一个实验研究的方法和结果的抗震性能与百分之五十的水泥混凝土门式钢架内容替换为喷雾干燥器灰(SDA)。基于multiple-shake-table测试,发现高含量SDA框架执行以及标准混凝土框架两个地震超过设计级强度的地震。因此,从纯粹的地震/结构的角度来看,它可能会取代大约百分之五十的水泥混凝土混合SDA建设的结构成员高地震带。这将有助于显著重定向喷雾干燥器灰远离垃圾填埋场,因此,提供一个可持续的绿色替代只使用波特兰水泥混凝土,或只有一小部分SDA粉煤灰。gydF4y2Ba
灰是一种副产品在煤的燃烧。粉煤灰通常来自燃煤发电厂的烟囱。取决于数量的钙、硅、铁和氧化铝含量的粉煤灰的火山灰有两类所定义的ASTM C618,特别是C类和类F粉煤灰。C类粉煤灰高钙含量,其碳含量通常低于百分之二,而类F粉煤灰低钙含量与碳含量通常小于百分之五。粉煤灰,由于其火山灰特性通常是用作添加剂在混凝土生产硅酸盐水泥。粉煤灰在混凝土的使用增加了混凝土的强度和耐久性,也降低水化热、混凝土的渗透性。粉煤灰在混凝土的使用有助于减少环境污染,因为每吨粉煤灰代替硅酸盐水泥混凝土的生产,有减少二氧化碳的排放,例如,等于的二氧化碳产生的汽车平均两个月期间(gydF4y2Ba
已经有大量研究进行灰在混凝土的使用。哲人et al。gydF4y2Ba
Joshi et al。gydF4y2Ba
Dinelli et al。gydF4y2Ba
凡德林et al。gydF4y2Ba
本研究的目的是评估具体的门户框架的抗震性能与喷雾干燥器取代百分之五十的水泥含量时灰(SDA)和比较,与普通硅酸盐水泥混凝土框架的抗震性能,当受到相同的地面运动。图gydF4y2Ba
计划的原型结构。gydF4y2Ba
帧摇表测试中心湾被选中的三层办公大楼有三个海湾中gydF4y2Ba
光束被设计成弯曲的成员特别耐帧(SMRFs)根据抗震设计特别规定21章美国混凝土协会的代码。的最大设计加载框架的分析测定从上面荷载组合和剪切层是应用于每一层。设计剪切力是基于分解死加载,活荷载,加上剪切由于要在梁的两端帧摇曳向左或向右。梁截面(c / s) 609.6毫米×609.6毫米(gydF4y2Ba
梁B1的细节。gydF4y2Ba
| 情况下gydF4y2Ba | 位置gydF4y2Ba | 左右方向gydF4y2Ba | 亩,KN-m (k-ft)gydF4y2Ba | 强化提供gydF4y2Ba | 为毫米gydF4y2Ba2gydF4y2Ba(在gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)gydF4y2Ba | πMn, KN-m (k-ft)gydF4y2Ba | Mpr, KN-m (k-ft)gydF4y2Ba |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1gydF4y2Ba | 外部结束gydF4y2Ba | 左gydF4y2Ba | −591.27gydF4y2Ba | 没有任何8gydF4y2Ba | 3567 .73点gydF4y2Ba | −656.80gydF4y2Ba | −888.41gydF4y2Ba |
| 倾覆力矩gydF4y2Ba | (−436.1)gydF4y2Ba | (5.53)gydF4y2Ba | (−484.43)gydF4y2Ba | (−655.26)gydF4y2Ba | |||
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| 2gydF4y2Ba | 外部结束gydF4y2Ba | 正确的gydF4y2Ba | −591.27gydF4y2Ba | 没有任何8gydF4y2Ba | 3567 .73点gydF4y2Ba | −656.80gydF4y2Ba | -888.41gydF4y2Ba |
| 倾覆力矩gydF4y2Ba | (−436.1)gydF4y2Ba | (5.53)gydF4y2Ba | (−484.43)gydF4y2Ba | (−655.26)gydF4y2Ba | |||
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| 3gydF4y2Ba | 外部结束gydF4y2Ba | 正确的gydF4y2Ba | 295.64gydF4y2Ba | 没有8gydF4y2Ba | 2038 .71gydF4y2Ba | 392.12gydF4y2Ba | 536.82gydF4y2Ba |
| 积极的时刻gydF4y2Ba | (218.05)gydF4y2Ba | (3.16)gydF4y2Ba | (289.21)gydF4y2Ba | (395.94)gydF4y2Ba | |||
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| 4gydF4y2Ba | 外部结束gydF4y2Ba | 左gydF4y2Ba | 295.64gydF4y2Ba | 没有8gydF4y2Ba | 2038 .71gydF4y2Ba | 392.12gydF4y2Ba | 536.82gydF4y2Ba |
| 积极的时刻gydF4y2Ba | (218.05)gydF4y2Ba | (3.16)gydF4y2Ba | (289.21)gydF4y2Ba | (395.94)gydF4y2Ba | |||
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| 5gydF4y2Ba | 中跨gydF4y2Ba | 147.81gydF4y2Ba | 没有9gydF4y2Ba | ||||
| 积极的时刻gydF4y2Ba | (109.02)gydF4y2Ba | ||||||
梁B2的细节。gydF4y2Ba
| 情况下gydF4y2Ba | 位置gydF4y2Ba | 左右方向gydF4y2Ba | 亩,KN-m (k-ft)gydF4y2Ba | 强化提供gydF4y2Ba | 为毫米gydF4y2Ba2gydF4y2Ba(在gydF4y2Ba2gydF4y2Ba)gydF4y2Ba | πMn, KN-m (k-ft)gydF4y2Ba | Mpr, KN-m (k-ft)gydF4y2Ba |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1gydF4y2Ba | 外部结束gydF4y2Ba | 左gydF4y2Ba | −448.02gydF4y2Ba | 任何8gydF4y2Ba | 2548 .38点gydF4y2Ba | −483.175gydF4y2Ba | −658.93gydF4y2Ba |
| 倾覆力矩gydF4y2Ba | (−330.44)gydF4y2Ba | (3.95)gydF4y2Ba | (−356.35)gydF4y2Ba | (−485.97)gydF4y2Ba | |||
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| 2gydF4y2Ba | 外部结束gydF4y2Ba | 正确的gydF4y2Ba | −448.02gydF4y2Ba | 任何8gydF4y2Ba | 2548 .38点gydF4y2Ba | −483.175gydF4y2Ba | −658.93gydF4y2Ba |
| 倾覆力矩gydF4y2Ba | (−330.44)gydF4y2Ba | (3.95)gydF4y2Ba | (−356.35)gydF4y2Ba | (−485.97)gydF4y2Ba | |||
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| 3gydF4y2Ba | 外部结束gydF4y2Ba | 正确的gydF4y2Ba | 295.64gydF4y2Ba | 没有8gydF4y2Ba | 2038 .71gydF4y2Ba | 323.23gydF4y2Ba | 443.75gydF4y2Ba |
| 积极的时刻gydF4y2Ba | (218.05)gydF4y2Ba | (3.16)gydF4y2Ba | (238.38)gydF4y2Ba | (327.27)gydF4y2Ba | |||
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| 4gydF4y2Ba | 外部结束gydF4y2Ba | 左gydF4y2Ba | 295.64gydF4y2Ba | 没有8gydF4y2Ba | 2038 .71gydF4y2Ba | 323.23gydF4y2Ba | 443.75gydF4y2Ba |
| 积极的时刻gydF4y2Ba | (218.05)gydF4y2Ba | (3.16)gydF4y2Ba | (238.38)gydF4y2Ba | (327.27)gydF4y2Ba | |||
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| 5gydF4y2Ba | 中跨gydF4y2Ba | 83.91gydF4y2Ba | 没有8gydF4y2Ba | ||||
| 积极的时刻gydF4y2Ba | (61.89)gydF4y2Ba | ||||||
列设计根据ACI部分21.4.2使用强柱弱梁的概念。这种类型的设计是小心,以确保塑料铰链梁的第一形式而不是列;因此侧向不稳定(导致崩溃)的风险最小化。原型列有一个横截面608毫米×608毫米(gydF4y2Ba
该模型通过使用扩展白金汉π定理(gydF4y2Ba
规模因素用于建模。gydF4y2Ba
| 数量gydF4y2Ba | 一般情况下gydF4y2Ba | 相同的材料和加速度(模型)gydF4y2Ba | |
| 要求gydF4y2Ba | 提供gydF4y2Ba | ||
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| 几何长度,gydF4y2Ba |
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| 弹性模量、gydF4y2Ba |
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| 加速度,gydF4y2Ba |
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| 密度,gydF4y2Ba |
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| 速度,gydF4y2Ba |
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| 力量,gydF4y2Ba |
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| 压力,gydF4y2Ba |
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| 压力,gydF4y2Ba |
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| 区域,gydF4y2Ba |
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| 体积,gydF4y2Ba |
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| 截面惯性矩,gydF4y2Ba |
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| 质量,gydF4y2Ba |
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| 冲动,gydF4y2Ba |
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| 能量,gydF4y2Ba |
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| 频率,gydF4y2Ba |
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| 时间(周期),gydF4y2Ba |
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| 重力加速度,gydF4y2Ba |
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| 引力,成品gydF4y2Ba |
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| 临界阻尼,gydF4y2Ba |
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所有规模因素是获得gydF4y2Ba
模型的材料属性和抗压强度和原型被认为是相同的;因此,比例因子的设计被认为是由于加速度和模型和原型的材料是相同的,我们可以看到在桌子上gydF4y2Ba
喷雾干燥器的混合料配合比设计灰(SDA)混凝土混合了从国王的研究gydF4y2Ba
SDA混凝土混合料配合比设计重量为0.093立方米SDA混凝土(1立方英尺)的50%。gydF4y2Ba
| II型硅酸盐水泥gydF4y2Ba | 5.07公斤(11.17磅)gydF4y2Ba |
| 喷雾干燥器灰gydF4y2Ba | 5.07公斤(11.17磅)gydF4y2Ba |
| 沙子gydF4y2Ba | 24.21公斤(53.38磅)gydF4y2Ba |
| 19毫米(gydF4y2Ba |
32.49公斤(71.62磅)gydF4y2Ba |
| 水gydF4y2Ba | 3.38公斤(7.46磅)gydF4y2Ba |
| 高量程减水剂gydF4y2Ba | 3.3毫升gydF4y2Ba |
| W /厘米比gydF4y2Ba | 0.33gydF4y2Ba |
| 抗压强度gydF4y2Ba | MPa (psi)gydF4y2Ba |
| 7天gydF4y2Ba | 20.04 (2907)gydF4y2Ba |
| 21天gydF4y2Ba | 37.79 (5482)gydF4y2Ba |
| 28天gydF4y2Ba | 46.91 (6803)gydF4y2Ba |
II型硅酸盐水泥混凝土混合料配合比设计重量为0.093立方米混凝土(1立方英尺)。gydF4y2Ba
| 公斤(磅)gydF4y2Ba | |
|---|---|
| 水gydF4y2Ba | 6.44 (14.19)gydF4y2Ba |
| 水泥gydF4y2Ba | 14.94 (32.93)gydF4y2Ba |
| 19毫米(gydF4y2Ba |
22.68 (50.00)gydF4y2Ba |
| 细集料gydF4y2Ba | 90.72 (200)gydF4y2Ba |
两种混合设计有针对性的28天抗压强度为31.03 MPa (4500 psi)。两种混合设计导致抗压强度超过所需的抗压强度,但被认为是实现比较合理的结果,评估是否50% SDA内容组合可用于抗震设计。定性,这种差异是占在性能比较的结论。gydF4y2Ba
长4.57米(15′)1/3范围内湾中心的门户框架计划(见图gydF4y2Ba
摇表模型的实验装置。gydF4y2Ba
强化细节原型梁B2。gydF4y2Ba
强化细节原型的列。gydF4y2Ba
计划的三分之按比例缩小的模型。gydF4y2Ba
强化了梁1/3 B2的细节。gydF4y2Ba
强化细节的1/3比例列。gydF4y2Ba
模板在混凝土浇注。gydF4y2Ba
门户框架都是科罗拉多州立大学的单轴摇表测试使用的连续五个不同的地震。加州加州公园记录1994年北岭地震(记录在一个网站被称为好莱坞储存设施)和1992年被选为兰德斯地震地面运动输入。表gydF4y2Ba
地震地面运动的细节用来激发结构。gydF4y2Ba
| 地震事件与年gydF4y2Ba | 文件名称gydF4y2Ba | 站gydF4y2Ba | 峰值地面加速度(g)gydF4y2Ba |
|---|---|---|---|
| 北岭(1994)gydF4y2Ba | Nor5gydF4y2Ba | LA-Hollywood存储gydF4y2Ba | 0.778gydF4y2Ba |
| 兰德斯(1992)gydF4y2Ba | Lan1gydF4y2Ba | 沙漠温泉gydF4y2Ba | 0.875gydF4y2Ba |
测试序列。gydF4y2Ba
| 测试序列gydF4y2Ba | 地面运动gydF4y2Ba | 峰值地面加速度(g)gydF4y2Ba |
|---|---|---|
| 1gydF4y2Ba | Lan1gydF4y2Ba | 0.875gydF4y2Ba |
| 2gydF4y2Ba | Nor5gydF4y2Ba | 0.778gydF4y2Ba |
| 3gydF4y2Ba | Nor5gydF4y2Ba | 0.778gydF4y2Ba |
| 4gydF4y2Ba | Nor5gydF4y2Ba | 0.778gydF4y2Ba |
| 5gydF4y2Ba | Nor5gydF4y2Ba | 0.973gydF4y2Ba |
时间紧迫为1992年兰德斯地震加速度记录。gydF4y2Ba
混凝土和SDA框架模型进行了测试在摇表中所示的序列表gydF4y2Ba
波特兰水泥混凝土框架的损伤评估。gydF4y2Ba
| 测试序列gydF4y2Ba | 波特兰水泥混凝土框架gydF4y2Ba | |||||
| 列gydF4y2Ba | 梁gydF4y2Ba | |||||
| C1gydF4y2Ba | C2gydF4y2Ba | C3gydF4y2Ba | C4gydF4y2Ba | B1gydF4y2Ba | B1gydF4y2Ba | |
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| 1gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba |
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| 2gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | 剪切裂缝梁柱接头的外表面gydF4y2Ba | 剪切裂缝在内部和外部梁柱接头的面孔gydF4y2Ba | 剪切裂缝在梁柱接头的内表面gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba |
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| 3gydF4y2Ba | 剪切裂缝梁柱接头的外表面gydF4y2Ba | 年底垂直裂纹扩展外的列gydF4y2Ba | 垂直裂缝扩展到列的外脸的结束gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | 垂直裂纹的梁附近柱C3gydF4y2Ba |
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| 4gydF4y2Ba | 垂直裂缝外表面上的列gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | 剪切裂缝梁柱接头的外表面gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba |
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| 5gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba |
SDA混凝土框架的损伤评估。gydF4y2Ba
| 测试序列gydF4y2Ba | SDA混凝土框架gydF4y2Ba | |||||
| 列gydF4y2Ba | 梁gydF4y2Ba | |||||
| C1gydF4y2Ba | C2gydF4y2Ba | C3gydF4y2Ba | C4gydF4y2Ba | B1gydF4y2Ba | B2gydF4y2Ba | |
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| 1gydF4y2Ba | 一本厚厚的列边缘裂纹的外表面gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | 剪切裂缝在梁柱接头的内表面gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba |
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| 2gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | 2垂直裂缝外表面上的列gydF4y2Ba | 垂直裂缝外表面上的列gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba |
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| 3gydF4y2Ba | 斜裂缝外的脸的列gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | 垂直裂缝外表面上列gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba |
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| 4gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | 剪切裂缝在梁柱接头的内表面gydF4y2Ba | 剪切裂缝在梁柱接头的内表面gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | 垂直裂缝的内表面附近的梁列C4gydF4y2Ba |
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| 5gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba | (a)水平裂缝完全低于列C3和梁的梁柱接头B2gydF4y2Ba |
(一)扩展垂直裂缝外表面上的列gydF4y2Ba |
- - - - - -gydF4y2Ba | - - - - - -gydF4y2Ba |
指的峰值响应表gydF4y2Ba
混凝土和SDA混凝土框架结构的位移峰值响应值。gydF4y2Ba
| 测试序列gydF4y2Ba | 位移峰值响应值gydF4y2Ba | |||
| 混凝土框架结构gydF4y2Ba | SDA混凝土框架gydF4y2Ba | |||
| 列C2,毫米gydF4y2Ba | 列C3,毫米gydF4y2Ba | 列C2,毫米gydF4y2Ba | ColumnC3,毫米gydF4y2Ba | |
|
|
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| 1gydF4y2Ba | 12.09gydF4y2Ba | 11.24gydF4y2Ba | 13.85gydF4y2Ba | 8.44gydF4y2Ba |
| 2gydF4y2Ba | 11.94gydF4y2Ba | 10.6gydF4y2Ba | 11.46gydF4y2Ba | 9.77gydF4y2Ba |
| 3gydF4y2Ba | 9.99gydF4y2Ba | 10.46gydF4y2Ba | 12.89gydF4y2Ba | 11.87gydF4y2Ba |
| 4gydF4y2Ba | 11.24gydF4y2Ba | 10.4gydF4y2Ba | 14gydF4y2Ba | 9.88gydF4y2Ba |
| 5gydF4y2Ba | 13.74gydF4y2Ba | 13.46gydF4y2Ba | 12.9gydF4y2Ba | 11.53gydF4y2Ba |
剪切裂缝在SDA混凝土框架柱的测试序列1。gydF4y2Ba
混凝土框架的位移响应,在测试序列1列。gydF4y2Ba
SDA混凝土框架的位移响应,在测试序列1列。gydF4y2Ba
通过比较和峰值位移响应值在表的损害gydF4y2Ba
本研究的目的是比较1/3缩尺的实验抗震性能高SDA内容门户框架混凝土传统硅酸盐水泥混凝土门户框架当受到相同的一系列地震地面运动。通过比较SDA的损伤水平和位移响应图框架的硅酸盐水泥混凝土框架每次地震后,小差异在帧的反应被发现。直到测试3 SDA框架相比也没有执行的硅酸盐水泥混凝土框架。然而,测试5月底他们大约同样表现。所有这三个摇比当前更强烈的地震设计基础的位置这些框架的设计。剪切裂缝的发展在波特兰水泥混凝土框架梁柱接头和SDA混凝土框架测试序列表明,帧后表现的强烈column-weak梁设计的概念。无论如何,没有明显损坏或结构破坏,如崩溃,通过帧展出。从严格结构的角度来看,它可以指出,高达百分之五十的水泥可以取代SDA混凝土代替普通硅酸盐水泥混凝土混合结构建设的成员在高地震带。这是强调的事实SDA组合在抗压强度略弱,仍执行,一般来说,一样的硅酸盐水泥框架。然而,在耐用性和腐蚀钢筋的面积是需要如此高的实际实现之前SDA内容结构混凝土。 Clearly, if this can be studied and shown to be also viable from a ductility standpoint, then contents as high as 50% SDA can be utilized thus reducing the cost of construction. Further, SDA can be recycled and diverted from landfills, thereby moving towards greener construction.