钢筋混凝土板柱节点抗冲切试验研究

完成了9个冲跨比为7的钢筋混凝土板柱节点受冲切破坏试验,得到了荷载-挠度曲线、应变及破坏形态等信息。根据本试验结果和历史试验数据,分析了混凝土强度、纵向配筋率、纵筋屈服强度等因素对试验板破坏形态及受冲切承载力的影响,并将受冲切承载力试验值与我国混凝土规范GB 50010—2010、美国规范ACI 318-08、欧洲规范EN 1992-1-1∶2004和CEB-FIP Model Code 2010规范的计算值进行了对比。结果表明:相对于普通强度混凝土板柱节点,高强混凝土板柱节点的破坏特征对配筋情况并不敏感;混凝土强度和配筋率的变化将影响构件的破坏模式;我国混凝土规范计算得到的高强混凝土板柱节点受冲切承载力比普通强度混凝土板柱节点的计算结果保守;我国混凝土规范中的混凝土抗拉强度不能很好地反映混凝土强度对受冲切承载力的影响;纵筋配筋率对受冲切承载力有较大影响。     

钢筋混凝土板柱节点受冲切承载力计算方法分析

钢筋混凝土板柱节点受冲切承载力是目前板柱结构存在的突出问题,对确保此类结构的安全性至关重要。在国内外大量研究的基础上,回顾了国内外学者提出的板柱节点受冲切承载力模型理论的发展过程,重点阐述了桁架模型、临界剪切裂缝理论、塑性理论、切向应变理论和临界截面应变理论等。针对板柱节点受冲切承载力的几种典型计算方法,深入分析了混凝土强度、板有效高度、配筋率、纵筋屈服强度和柱边长等参数对板柱节点受冲切承载力的影响,并利用试验数据分析了各种计算方法的适用性及局限性,提出对板柱节点受冲切承载力计算方法的认识并阐述其发展方向。     

板柱节点拟静力试验及板栓钉群外受冲切承载力计算方法

针对板柱结构中采用栓钉抗剪问题,进行了两个钢筋混凝土板柱节点发生栓钉群外破坏的拟静力试验。提出了板栓钉群外圆角冲切破坏轮廓线;并根据现有的试验结果,采用《混凝土结构设计规范》(GB50010—2010)的非预应力混凝土板受冲切承载力计算公式的形式,引入冲跨系数,提出了非预应力混凝土板栓钉群外受冲切承载力计算公式。利用该公式计算得到受冲切承载力与发生冲切破坏板柱节点的试验结果吻合较好。     

钢筋混凝土板柱节点抗冲切试验与有限元分析

为探究钢筋混凝土板柱节点的冲切性能,进行了4个板柱节点试件的冲切破坏试验,试验中试件均发生冲切破坏且纵筋配筋率对试件冲切承载力有较大影响。结合试验建立起有限元模型,验证了模型的可靠性。同时将试验结果与模拟结果、我国规范GB 50010-2010(2015)等其他各国规范的计算结果进行了对比,结果表明欧洲规范和日本规范计算结果精确度较高,有限元计算结果与试验结果最为接近,期望为实际工程提供参考。     

钢筋混凝土板柱节点抗冲切试验与有限元分析

为探究钢筋混凝土板柱节点的冲切性能,进行了4个板柱节点试件的冲切破坏试验,试验中试件均发生冲切破坏且纵筋配筋率对试件冲切承载力有较大影响。结合试验建立起有限元模型,验证了模型的可靠性。同时将试验结果与模拟结果、我国规范GB 50010-2010(2015)等其他各国规范的计算结果进行了对比,结果表明欧洲规范和日本规范计算结果精确度较高,有限元计算结果与试验结果最为接近,期望为实际工程提供参考。     

型钢混凝土组合板柱节点冲切破坏机理研究

为研究型钢混凝土组合板柱节点的抗冲切性能,以节点布钢形式、板纵筋配筋率、混凝土强度等级、板厚及型钢配钢率为研究参数,共设计了12个数值分析模型,采用有限元软件ABAQUS进行了计算,分析了各模型的竖向荷载-板中心挠度曲线、极限承载力,并详细地探究了型钢混凝土组合板柱节点的冲切破坏机理。研究结果表明,在板柱节点中布置型钢可显著提升节点的抗冲切性能,并且随着型钢布钢数量、板纵筋配筋率、混凝土强度等级、混凝土板厚及型钢配钢率的增加,节点的抗冲切性能均会得到不同程度的提升。在型钢混凝土组合板柱节点受载破坏过程中,首先为板底混凝土受拉开裂,随后板纵筋及型钢下翼缘受拉屈服,最后为柱周边板顶混凝土被压酥,破坏具有明显的延性破坏特征。此外,对型钢混凝土组合板柱节点的冲切破坏机理研究显示,组合节点的冲切破坏面由柱对板形成的冲切面及型钢梁对板形成的冲切面两部分组成。     

HRB600钢筋混凝土短柱轴压性能试验研究

通过对6根HRB600钢筋、1根HRB500钢筋混凝土短柱和2根素混凝土短柱进行轴心受压试验,分析不同配筋率、混凝土强度、钢筋强度、长细比对钢筋混凝土柱轴压性能的影响,提出HRB600钢筋的抗压强度设计值,分析GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》中关于轴心受压承载力计算公式的适用性。研究结果表明:随着纵筋配筋率、钢筋强度和混凝土强度的提高,轴压短柱的峰值荷载增大;轴压短柱峰值应变随混凝土强度提高而减小,随钢筋强度提高而略有增大,纵筋配筋率和长细比对峰值应变影响较小;HRB600钢筋抗压强度设计值取为500 MPa,HRB600钢筋混凝土短柱与普通钢筋混凝土短柱的受力性能相似,轴心受压承载力可以按照GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》中规定的受压承载力公式进行计算,具有足够的安全储备。     

空心楼盖板柱增强节点抗冲切性能数值分析

为研究现浇空心楼盖板柱增强节点的抗冲切性能,在试验研究的基础上,对纵筋配筋率、暗梁箍筋加密区间距、弯起钢筋直径进行数值分析研究。结果表明:现浇空心楼盖板柱增强节点的裂缝分布规律具有与普通双向板类似的板底"饱满X型"、板顶"椭圆形",节点的破坏形态为弯曲破坏;纵筋配筋率的增加能够提高板柱增强节点的极限承载力和刚度,但纵筋配筋率超过2.54%,极限承载力已不能明显提高。随着纵筋配筋率的增加,节点的破坏形态由弯曲破坏向冲切破坏转变;暗梁加密区箍筋间距的减小和弯起钢筋截面积的增大均可提高板柱增强节点的极限承载力,但提高不明显;现浇空心楼盖板柱增强节点的受冲切承载力可参考普通实心板柱节点的理论计算方法,计算值与试验值吻合较好。     

型钢混凝土T形柱-钢筋混凝土板新型节点冲切性能研究

为研究型钢混凝土(SRC)T形柱-钢筋混凝土(RC)板节点冲切性能,对3个T形SRC柱-RC板节点和2个方形SRC柱-RC板节点进行了竖向荷载作用下的冲切破坏试验。试验变量包括板厚、柱截面形状和有无柱帽。试验结果表明,所有试件耗能能力较弱,均发生了脆性冲切破坏。柱截面形状的变化会导致冲切剪应力的分布更为复杂,出现应力集中现象。增加板厚和设置柱帽可以有效提高板柱节点的冲切承载力和残余承载力。此外,采用ABAQUS软件进行了数值模拟分析。数值计算结果和试验结果在荷载-位移响应、混凝土应变和破坏模式方面具有良好的一致性。参数分析结果表明,柱内型钢能发挥对板内钢筋的悬挂作用,改善板柱节点的残余承载力。但配钢率的增加对残余承载力的提升并不明显。T形柱的肢高肢厚比对节点冲切承载力的影响可以忽略,增大柱帽的平面尺寸与截面高度均能够提高节点冲切承载力,相比之下柱帽截面高度对于冲切承载力的影响更为明显。     

大尺寸钢筋混凝土无腹筋梁受剪试验研究

进行集中荷载作用下7根大尺寸钢筋混凝土无腹筋简支梁的受剪试验,分析截面高度和纵筋配筋率对钢筋混凝土梁受剪承载力的影响,研究无腹筋梁斜裂缝产生和发展的过程及开裂模式。对试验梁的破坏形式、开裂荷载、受剪承载力、荷载-位移曲线、混凝土受压区应变、最大裂缝宽度和平均裂缝间距受截面有效高度的影响进行讨论。结合试验数据及国内外已有受剪试验成果的基础上对我国《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2002)受剪承载力公式的准确性与适用性进行了探讨。     

混凝土十字形中柱的板柱连接抗震性能试验研究

通过两个大比例十字形中柱的板柱连接试件(其中一个试件配置抗冲切锚栓),在竖向荷载和低周反复水平荷载作用下的试验,探讨了十字形中柱的板柱连接在模拟地震作用下的裂缝形态、破坏特征、混凝土以及钢筋的应变、滞回特性、位移延性等一系列受力特性。试验研究表明,十字形中柱的板柱连接与传统方形中柱的板柱连接受力性能类似,两个试件的极限侧移比都远超过了1.5%的侧移比限值要求,因此在板柱结构中引入十字形柱是可行的;配置抗冲切锚栓可以显著地提高板柱连接的承载能力和延性。此外,根据试验给出了十字形中柱的冲切临界面形式,并提出了其类似极惯性矩的计算公式,从而使十字形中柱的板柱连接可以应用现行规范的方法进行承载力分析计算,采用该方法的分析结果与试验结果符合较好。     

偏载下板柱结构中柱节点破坏试验研究

采用重剪比以及配筋率两个试验变量对4个板柱中节点的破坏过程进行了对比试验,并在试验过程中采用特制应变测杆对试件内部斜裂缝的形成和发展予以监测。试验结果表明：试件最终破坏形态受重剪比和配筋率两因素共同影响;重剪比相同的试件,配筋率的提高也可有效提高中柱节点对不平衡弯矩的承载力;板内斜裂缝在节点发生冲切破坏之前已产生,并从靠近柱头的受压区向板底受拉区开展。基于试验结果和历史试验数据,将中国规范 GB 50010—2010所采用的基于偏心剪应力模型的计算方法和欧洲规范 Eurocode2-04进行对比,分析了偏心剪应力模型不足的原因。     

配置受冲切锚栓的混凝土板柱连接的试验研究

本文报导8块钢筋混凝土板柱连接的试验结果。一块没有受冲切钢筋,其余7块配置受冲切锚栓。文中阐述了板的破坏形态和特征,讨论了受冲切锚栓对板的承载能力的影响,并提出这类构件受冲切承载力的计算方法。按此方法计算所得值与国内外试验结果的符合程度较好。本试验结果可供今后修订设计规范作参考。     

Prediction of punching shear strength of two-way slabs

The punching shear strength of two way slabs without shear reinforcement and without unbalanced moment transfer is estimated using both neural networks and new simplified punching shear equations. An artificial neural network (ANN) was used to predict the punching shear strength of internal slab-column connections. Neural network analysis is conducted using 244 test data available in the literature and experiments conducted by the authors to evaluate the influence of concrete strength, reinforcement ratio and slab effective depth on punching shear strength. A wide range of slab thicknesses (up to 500 mm) and reinforcement ratios were used. In general, the results obtained from the neural network are very close to the experimental data available. The test results were used to develop two new simplified practical punching shear equations. The equations also showed a very good match with available experimental data. Four equations for the punching shear strength prescribed in well-known specifications were evaluated based on the available experimental results. This paper includes a discussion of the parameters of punching shear strength in the American, Canadian, British and European specifications.     

Effect of openings and shear bolt pattern in seismic retrofit of reinforced concrete slab-column connections

This study addresses seismic retrofit of reinforced concrete flat slab-column connections against punching shear failure. The tested slabs are retrofitted using shear bolts. These bolts were developed for installation in existing slabs by drilling holes around columns or concentrated load application points and then tightening against the slab surfaces. Slabs with and without openings are investigated. The effect of the pattern of shear reinforcing elements around the column area, namely orthogonal and radial is also investigated. This paper describes tests on six flat slab-column specimens; three with two openings at the column and three without openings. Among each of the three specimens in a group, one has no shear reinforcement; one is retrofitted in the orthogonal pattern; and one in the radial pattern. The test results, comparisons of the behavior of the specimens, and comparisons with the current code formulas are presented and discussed. The results indicate that shear bolts increase lateral drift capacity and ductility of the slab-column connections.     

配置抗冲切钢筋的混凝土板柱连接的破坏形态与承载力分析

本文探讨配置抗冲切钢筋的混凝土板在中心柱荷载作用下可能出现的各种破坏形态及相应的承载力，并提出按最薄弱可能原则确定板的实际破坏形态与承载力的概念和方法，研究结果得到了试验验证，为板的抗冲切配筋设计提供了正确的理论基础。     

高重剪比下配置栓钉的板柱节点抗震性能试验研究

为研究高重剪比下配置栓钉的钢筋混凝土板柱节点的抗震性能,完成了3个重剪比分别为0.886、0.844和0.802的板柱节点试件在往复水平力作用下的拟静力试验。试件Joint 1和Joint 2的栓钉采用正交布置,Joint3的栓钉采用放射状布置。试验结果表明：3个试件的楼板均发生了冲切破坏,试件Joint1冲切破坏发生在栓钉群内,试件Joint2冲切破坏发生在栓钉群外,试件Joint3在栓钉群内、外均发生冲切破坏;破坏时3个试件的层间位移角分别为1/69、1/46和1/40;配置抗冲切栓钉的板柱节点在高重剪比下仍具有良好的水平变形能力,采用非预应力混凝土楼板栓钉群外冲切承载力计算公式的计算结果与试验结果符合良好。     

钢筋混凝土板柱结构抗震性能综述

钢筋混凝土板柱结构是一种经济技术指标较优的常用建筑结构形式。相比于钢筋混凝土框架结构，未配置抗冲切钢筋板柱结构的抗侧刚度低，抗震性能差，这是因其节点的传力机制和冲切破坏导致的。多年来板柱结构的抗震性能研究已比较深入，但仍存在不足。文中就板柱结构抗震试验、等代框架模型非线性分析和抗震性能评估等方面介绍已有板柱结构抗震性能研究进展以及设计方法的发展现状，同时对已有成果和规范的设计方法进行总结、归纳及评析，为后续研究提供思路与方向，即需要明确板柱节点的冲切破坏机理，根据机理得到冲切破坏判断准则或计算公式并运用于非线性分析模型中，通过结构非线性分析为板柱结构抗震设计方法提供依据。     

Experimental investigation on inelastic behavior of composite box girder under negative moment

The mechanical behavior of negative bending moment zone in composite girder is very complex. The nonlinear characteristics due to the cracking of concrete slab need careful studies. In this experimental research, two specimens of steel-concrete composite box girder with inclined webs under hogging moment were cautiously conducted and tested. The relative slips between the steel and concrete, load-displacement relationship, the strain distribution of the steel girder, the reinforcements and the concrete slab, and the cracking behavior of the concrete slab were measured during the tests. The relatively small slips on the surfaces between the concrete slab and the top flange of the steel girder showed the full shear connection composite behavior of the girders. The initial cracking load was compared with the calculation results from linear analysis and nonlinear analysis based maximum strain. The strain of the steel web measured at different positions along the vertical direction showed the establishment of plane section assumption and the variation of neutral axis in the loading process. Moreover, shear lag effect was found in the strain distribution of the bottom flanges. The strain of concrete slab and the crack spacing showed the effect of the longitudinal reinforcement ratio on the cracking behavior of the concrete. The maximum crack width was observed in the loading process and compared with the calculation results according the design codes. The influence of reinforcement ratio on the strain of reinforcement and on the load capacity in serviceability limit state was studied in the context and it was found that the reinforcement ratio play an important role on the crack control of composite girder under hogging moment.