摘要
应用高强钢筋和高性能混凝土能够满足高层建筑和大跨度结构应用的需求，同时
符合国家节材、节能、环保的政策，契合国家建筑业高质量发展战略。高强钢筋的屈
服应力水平高将会使构件裂缝宽度过大，混凝土过早压碎，而超高性能混凝土（Ultra-
highperformanceconcrete,UHPC）可适应其高应力水平。630MPa热处理带肋钢筋兼
具高强和高韧性特点，而与UHPC协同工作性能尚需要研究，因此有必要在试验研究
的基础上开展630MPa高强钢筋UHPC构件受力模型及其框架结构的抗震性能研究。
论文设计630MPa高强钢筋UHPC/普通混凝土（Normalconcrete,NC）简支梁受
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弯试验，分析混凝土类型和配筋率对梁构件破坏模式、弯矩曲率、延性和刚度等受弯
性能的影响。结果表明：UHPC与高强钢筋配合使用受弯性能和抑制裂缝发展的能力
较好，随着配筋率增加，UHPC梁的抗弯承载力、挠度和刚度均提高，而延性降低。
建立UHPC梁数据库，利用国内外公式计算UHPC梁受弯承载力，其计算结果偏
差较大。考虑UHPC对抗拉强度的贡献，对现有计算公式进行修正，提出高强钢筋
UHPC梁受弯承载力计算方法；引入钢纤维影响系数，提出高强钢筋UHPC梁的平均
裂缝间距和最大裂缝宽度计算方法，计算结果均与试验结果吻合较好。利用截面分析
UHPC-
预测梁弯矩曲率曲线，其结果与试验曲线基本一致。
开展配置不同钢筋强度等级、纵筋配筋率和轴压比的高强钢筋混凝土柱的低周往
复加载试验，研究其破坏模式、滞回性能、耗能能力、延性和刚度等抗震性能。研究
发现：高强钢筋混凝土柱构件均呈受弯破坏，具有较高的承载性能、延性性能和耗能
能力。建立高强钢筋UHPC柱数据库，归一化对比分析发现高强钢筋和UHPC能有效
协同作用和充分发挥两种材料性能，显著提高柱构件的抗震性能。
利用线性最小二乘回归建立预测骨架曲线的经验公式，确定高强钢筋混凝土柱的
响应包络；分析构件卸载和再加载刚度的退化和“挤压”行为，基于试验结果对影响
卸载刚度、再加载刚度和捏缩效应的参数进行标定，建立高强钢筋混凝土柱滞回模型。
基于数据的统计分析发现预测的高强钢筋混凝土柱骨架曲线和滞回模型准确可靠。
基于标定的Pinching4模型建立630MPa高强钢筋混凝土柱构件和UHPC/NC框
架结构有限元模型。结果表明，柱构件试验结果与模拟结果吻合较好；与高强钢筋NC
框架相比，高强钢筋UHPC框架峰值荷载更高，耗能能力更强，初始刚度更大；破坏
均发生在梁端，符合“强柱弱梁”的抗震设计原则。
关键词：高强钢筋；UHPC；受弯性能；受力模型；抗震性能
I
ABSTRACT
Theapplicationofhigh-strengthreinforcementandhigh-performanceconcretecan
satisfydemandforhigh-risebuildingsandlarge-spanstructures.Atthesametime,it
conformstothenationalpolicyofmaterialsaving,energysaving,environmentalprotection,
andfitthehigh-qualitydevelopmentstrategyforthenationalconstructionindustry.Thehigh
yieldstressleve