斜交网格筒体超高层结构DK形混凝土节点试验研究

斜交网格筒体结构体系在矩形平面超高层结构中应用较少,其中矩形平面角部混凝土节点(DK形混凝土节点)设计难度较大,为此对其开展模型试验研究,模型相似比为1∶5,同时采用ABAQUS软件对其进行数值模拟对比分析。试验和数值分析结果均表明,DK形混凝土节点总是在加载端和斜柱相交区率先出现裂缝,并逐渐扩展;斜柱相交区间的应力集中现象严重。在极限荷载作用下,DK形混凝土节点具有突然脆性破坏特征,且提高体积配箍率可有效减小其横向膨胀变形。差值加载和等值加载模式下DK形混凝土节点的极限承载力无明显差异,因此设计中可忽略DK形混凝土节点不均匀受力的不利影响。保证DK形混凝土节点区最小体积配箍率大于1.57%的前提下,即使对斜柱适当补强,斜柱仍会先于节点区破坏,可见DK形混凝土节点的设计方案可保证强节点效应。后续工程实践表明,DK形混凝土节点很好地满足了建筑效果和受力要求。     

配置高强钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

为研究配置高强钢筋混凝土柱的抗震性能及变形能力,进行了6个配置HRB600级钢筋混凝土柱的低周反复加载试验,分析了轴压比、体积配箍率、加载方向等因素对试件破坏形态、滞回性能、骨架曲线、正截面承载能力的影响。试验结果表明:配置HRB600级纵筋柱在高轴压比下仍具有较大的极限位移角,但随轴压比增大,试件抗震性能变差;配置高强箍筋柱,在低轴压比情况下,体积配箍率变化对柱的抗震性能影响较小;在高轴压比情况下,体积配箍率较大的柱,其骨架曲线下降段更加平缓,且极限位移更大,高强箍筋能够充分发挥作用。不同加载方向对柱的承载力及变形能力有较大影响,对试件初始刚度影响较小。在试件发生正截面破坏时,受压钢筋应力能够达到屈服强度。     

钢管混凝土组合柱累积损伤性能试验研究

通过6个高轴压比下大尺寸钢管混凝土组合柱试件的拟静力试验,研究加载循环次数和配箍率对组合柱累积损伤性能的影响。试验结果表明：加载循环次数对组合柱试件承载力影响不大,对按全截面混凝土配箍设计（即计算体积配箍率时不扣除核心钢管混凝土体积）的组合柱试件的变形能力影响不显著,但对按钢管外混凝土配箍设计（即计算体积配箍率时扣除核心钢管混凝土体积）的试件变形能力影响较为显著。当循环加载10次时,按全截面混凝土配箍设计的试件变形能力和累积耗能能力显著优于按钢管外混凝土配箍设计的试件,前者的极限位移和失效位移分别比后者的大25%和41%,前者的总累积滞回耗能为后者的2.8倍。考虑地震作用下结构构件的累积损伤效应,建议钢管混凝土组合柱按全截面混凝土配箍设计,以保证足够大的变形能力。     

钢纤维高强混凝土框架边节点核心区抗裂荷载的计算方法

通过对9个钢纤维高强混凝土框架边节点试件在低周反复加载下的试验研究,探讨了钢纤维体积率、梁端钢纤维掺加范围、柱端轴压比和配箍率等对边节点核心区斜截面抗裂荷载的影响。结果表明,随着钢纤维体积率、轴压比和钢纤维掺加范围的增大,钢筋钢纤维高强混凝土框架边节点抗裂荷载呈现增大的趋势。随着配箍率的减小,钢筋钢纤维高强混凝土框架边节点抗裂荷载呈现降低的趋势。并在普通混凝土框架边节点核心区斜截面抗裂荷载计算式的基础上,提出了钢纤维高强混凝土框架边节点核心区斜截面抗裂荷载的计算式,计算值与试验值吻合较好。     

CFRP筋增强混凝土梁抗剪性能试验

针对桥梁和建筑结构中大量使用的碳纤维筋（CFRP）增强混凝土梁的抗剪性能,首先设计箍筋间距和剪跨比不同的3根足尺CFRP筋增强混凝土梁试件,并基于规范要求给出其抗剪性能测试试验工况和加载模式;然后,观察不同工况下试件在两点集中加载方式下裂缝的产生和发展过程,总结归纳CFRP筋混凝土梁的失效模式和破坏特征;同时,由CFRP纵向受力筋和CFRP箍筋的荷载—应变关系及CFRP筋混凝土梁的开裂荷载、极限荷载和荷载–挠度曲线的变化情况,分析研究CFRP筋混凝土梁承载能力和变形性能随剪跨和箍筋间距的变化规律;最后,分析剪跨、箍筋间距等影响因素对CFRP筋混凝土梁裂缝宽度、裂缝数量及裂缝分布的影响规律。结果表明：CFRP筋混凝土梁的剪切破坏由弯剪区贯通斜裂缝发展所致;CFRP箍筋配箍率和剪跨比对开裂荷载影响显著,箍筋配箍率越大,试验梁斜截面开裂荷载和极限破坏荷载增加,但是剪跨比越大梁承载力则明显降低;梁的挠度–荷载曲线呈两段式线性分布,梁破坏时变形明显,裂缝宽度较大,高强CFRP箍筋强度发挥有限。     

钢筋混凝土异形柱框架节点抗震性能试验

对6个T形截面柱框架节点试件(2/3缩尺)进行低周期反复荷载作用下的试验研究。分别以梁截面高度、柱轴压比和节点区水平箍筋体积配箍率为变量参数,研究其对节点区裂缝的形成与开展、节点的破坏机理和节点抗震性能(其中包括梁纵向钢筋锚固、节点延性和耗能等)的影响。提出在低周期反复荷载作用下T形柱框架节点的裂缝呈反“K”型,而不是类似于常规矩形节点的“X”型交叉裂缝,其受力机理偏于较陡的斜压杆受力模型。同时指出节点区翼缘板宽度对节点抗震性能的影响与梁柱抗弯刚度比有关。     

钢纤维混凝土节点核心区抗裂性能试验研究

通过对钢纤维高强混凝土框架边节点试件在低周反复加载下的试验研究,探讨了钢纤维体积率、梁端钢纤维掺加范围、柱端轴压比和配箍率等对边节点核心区抗裂性能的影响。结果表明,随着钢纤维体积率、轴压比和钢纤维掺加范围的增大,钢筋钢纤维高强混凝土框架边节点抗裂荷载呈现增大的趋势。随着配箍率的减小,钢筋钢纤维高强混凝土框架边节点抗裂荷载呈现降低的趋势。并在普通混凝土框架边节点核心区斜截面抗裂荷载计算公式的基础上,提出了钢纤维高强混凝土框架边节点核心区斜截面抗裂荷载的计算公式,计算值与试验值吻合较好。     

低周往复荷载下既有混凝土柱变形能力试验研究

基于我国89抗震规范中一、二、三(四)级混凝土框架柱的抗震措施,完成了以剪跨比、轴压比、加密区体积配箍率为基本设计参数的24个混凝土悬臂柱试件低周反复荷载(位移)试验。试验结果表明,高(一、二)抗震等级的试验柱表现为水平裂缝的形成和发展、最终压区混凝土压碎的弯曲型破坏,低(三、四)抗震等级的试验柱局部出现一定宽度的弯剪裂缝、最终为压区混凝土压碎的弯剪型破坏;试验柱的轴压比显著影响其滞回性能,侧向变形能力随轴压比的增大有降低趋势;轴压比和剪跨比相同时,柱位移延性系数随加密区体积配箍率的增大而增大;轴压比和配箍率相同时,大剪跨比(7.27)的试验柱位移延性总体上小于相对应的小剪跨比(5.0)柱位移延性;按Park能量法的屈服位移、承载力下降至85%的极限位移确定的位移延性系数,62.5%(15/24)的试件小于3.0,其最大值为3.86,最小值为2.27。对比已有试验结果发现,本文按89规范的加密区体积配箍率下限要求(0.6%~1.6%)的试验柱,位移延性系数偏小、极限变形能力不大。     

不同配箍形式型钢混凝土柱抗震性能试验研究

为研究不同配箍形式对型钢混凝土(SRC)框架柱抗震性能的影响,进行了8个1∶2比例SRC柱试件的低周反复加载试验。主要研究参数为配箍形式、体积配箍率和剪跨比。通过试验研究了各参数对试件强度衰减、延性、滞回特性和耗能能力等性能的影响。研究表明,试件变形能力随体积配箍率和剪跨比的增大而增大,强度衰减随配箍率的增大而减小,配箍率对试件刚度衰减影响不明显。配箍形式对SRC柱滞回性能有明显影响,八角复合箍优于井字复合箍,矩形箍增设角箍,可有效延缓纵筋压曲,提高试件的极限承载能和变形能力。研究成果可为SRC结构工程实践提供参考。     

混凝土柱-蜂窝钢梁组合节点拟静力试验研究

为研究复合焊接环式箍筋混凝土柱-蜂窝钢梁组合节点的受力性能。对四种不同连接形式的8个复合焊接环式箍筋混凝土柱-蜂窝钢梁组合节点试件进行了低周反复荷载作用下的拟静力试验,分析了各节点的破坏形态、承载力、受剪性能、延性、耗能性能、滞回特性等。试验结果表明:试件的承载力与节点核心区的配箍率有关,对于钢梁贯通型的梁柱节点,宜加强节点核心区的箍筋配置,有利于提高试件的承载力和延性;外伸式端板连接型试件的承载力最高,但在极限荷载之后出现严重的刚度退化,耗能能力差;核心区加设箍筋的钢梁贯通型试件的承载力、延性和耗能能力均比较好,抗震性能好,能够满足工程实践的要求。     

混凝土异形柱-钢梁装配式节点受剪性能试验研究

为研究混凝土异形柱-钢梁装配式框架节点核心区的受剪性能,按照预制混凝土异形柱中预埋钢牛腿节点未加强、增配X形筋、增配X形钢板三种方式,分别制作3个预制混凝土异形柱-钢梁节点试件进行拟静力试验,得到其破坏特征、承载力、滞回曲线、刚度退化、耗能能力等抗震性能指标。由节点剪切变形、节点区钢筋应变、钢板应变测量结果,分析了不同牛腿加设方式对节点核心区受力性能的影响。结果表明：试件位移延性系数在3.22~5.94之间,破坏时位移角都超过1/50,抗震性能良好;牛腿内侧加设的X形钢筋与X形钢板均与节点核心区混凝土协同受力,可有效提高节点核心区受剪承载力。采用有限元软件ABAQUS对采用X形钢板增强的试件进行了数值模拟和参数分析,依据试验分析结果,推导出X形钢板增强的预制异形柱-钢梁混合装配式框架节点核心区受剪承载力计算公式,计算结果与试验实测值和有限元模拟值吻合较好。     

RC框架梁柱组合件抗震性能试验研究

本文进行了 6个 1／ 2比例框架梁柱组合件试件的低周反复荷载试验,重点研究了按我国规范设计的 RC框架结构的典型受力单元 (梁柱组合件 )的变形性能及恢复力特征。试件的主要研究参数为梁纵向钢筋配筋率、梁塑性铰区配箍率以及节点核芯区体积配箍率。在对试件总体变形及塑性铰区域和节点核芯区局部变形量测结果统计分析基础上,研究了塑性铰区域的弯曲变形、剪切变形和纵向钢筋在节点区的粘结滑移以及节点区的剪切变形所产生的侧移在框架结构总侧移中所占的比例及其规律。     

钢管高强混凝土叠合柱核芯区抗剪试验研究与有限元分析

通过 2个仅核芯区配箍不同的钢管高强混凝土叠合柱 -混凝土梁节点往复加载试验 ,研究了叠合柱核芯区的抗剪性能。结果表明 ,由于小钢管和钢翅片的作用 ,剪切破坏的核芯区仍有良好的耗能能力和变形能力。对其中一个核芯区箍筋加密的试件进行了非线性有限元分析 ,提出了核芯区受剪承载力计算公式和核芯区构造设计建议     

Investigation of the interior RC beam-column joints under monotonic antisymmetrical load

The paper presents numerical findings of reinforced concrete interior beam-column joints under monotonic antisymmetrical load. The finite element models considered compression and tension damage were calibrated by test results in terms of the load-displacement, failure modes, and strains of longitudinal steel. The emphasis was put on studying the effects of hoop reinforcement ratio in joint core and the axial compression ratio on the responses of the joints. The results show that, in addition to the truss and strut-and-tie mechanisms, the confinement mechanism also existed in the joint core. A certain amount of stirrup is not only able to enhance the confinement in joint core, undertake a part of shear force and thus to increase the shear capacity, prevent the outward buckling of steel bars in column, improve the stress distribution in joint core, delay cracking and restrain the propagation of cracks, but also to increase the yield load, decrease the yield displacement of beam and improve the joint ductility. However, excessive horizontal stirrups contribute little to the joint performance. In a certain range, larger axial compression ratio is beneficial for the joint mechanical behavior, while it is negative when axial compression ratio is too large.     

高强箍筋高强混凝土Z形截面柱框架节点抗震性能试验研究

为了研究高强箍筋约束高强混凝土Z形截面柱框架节点在地震作用下的抗震性能,对缩尺比为1∶2的5榀配置高强箍筋和1榀配置普通强度箍筋的高强混凝土Z形截面柱框架节点试件进行拟静力试验。研究了高强箍筋约束高强混凝土节点的破坏形态、滞回性能、骨架曲线、延性、耗能能力、刚度退化、受剪承载力以及高强箍筋应力发挥水平等。分析了剪压比、轴压比、箍筋的体积配箍率等参数对Z形截面柱框架节点破坏形态、滞回性能和受剪承载力的影响。结果表明：Z形截面柱节点的破坏形态受设计参数的影响,有弯曲破坏和弯剪破坏两类;与普通强度箍筋高强混凝土Z形截面柱框架节点相比,高强箍筋高强混凝土Z形截面柱框架节点在显著提高节点最大剪压比控制值的同时具有优越的抗震性能。给出了高强箍筋应力的取值,采用JGJ 149—2017《混凝土异形柱结构技术规程》公式计算高强箍筋高强混凝土Z形截面柱框架节点的受剪承载力是可行的,将其计算结果与试验结果进行了比较,两者吻合较好。     

预制高强混凝土结构后浇整体式梁柱组合件抗震性能试验研究

采用足尺模型对比试验方法,对高强混凝土后浇整体式梁柱组合件和高强钢纤维混凝土后浇整体式梁柱组合件在低周反复荷载作用下的开裂破坏形态、滞回特性、骨架曲线、延性性能、强度与刚度退化特性、耗能能力、节点核心区域的剪切变形、梁端塑性铰与柱端的转动变形等进行了系统研究。结果表明:预制高强混凝土结构后浇整体式梁柱组合件与现浇高强混凝土结构梁柱组合件具有相同的抗震能力,采用高强钢纤维混凝土浇筑预制混凝土结构后浇节点,可以减小节点区域箍筋用量,改善节点承载性能。本文还给出了钢纤维混凝土节点开裂强度的简化计算公式,计算结果与试验结果吻合良好。     

T形柱框架节点延性及承载力的试验研究

对10根T形柱节点进行了低周反复荷载作用下的试验研究,着重分析了T形柱节点的承载能力和破坏特点,梁、柱主筋和核心区箍筋应力变化;实测梁端的荷载-位移滞回曲线,研究轴压比、配箍率对节点核心区受剪承载力和延性性能的影响。并把试验结果与混凝土规范中矩形柱节点计算公式进行了比较。     

钢管混凝土柱X形节点试验研究

钢管混凝土柱斜向相贯,在节点处的构造和应力较为复杂。针对工程中出现的这种情况,为观察此X形节点试件的破坏形态和承载能力,本文完成了两种不同角度、四个加强板加衬板构造形式的节点模型试验。试验结果表明:小角度(20°)试件最终破坏在节点区以内,而大角度(35°)试件最终破坏在节点区以外的构件上,且主要在支座与节点之间的构件上。小角度试件相对大角度试件,其节点承载能力较低。同时,所有试件均表现为随荷载增加,轴向受压,环向受拉,且轴向应变一直大于环向应变,当钢管进入屈服阶段后,试件仍表现出钢管与混凝土共同受力的特点。     

圆钢管混凝土柱-多向斜交钢梁内隔板式节点数值分析

常州润华环球中心结构复杂,存在大量多向斜交钢梁与圆钢管混凝土柱相连的节点,为研究此类节点的受力性能,利用有限元软件ABAQUS6.10在考虑材料、几何及接触等三重非线性因素的基础上对节点进行了数值分析。结果表明:内隔板式圆钢管混凝土柱-多向斜交钢梁节点能够满足"强节点、弱构件"的抗震设防要求,节点具有较高的承载能力;内隔板能有效地与钢管共同工作,提高节点的承载能力;钢梁之间的夹角对承载力的影响较小。     

钢筋混凝土框架变梁中节点抗震性能试验研究

完成了10个1/3缩尺钢筋混凝土框架变梁中节点试件的低周反复荷载试验,分析了变梁中节点的破坏形态、刚度退化和滞回耗能等力学性能,研究了梁柱尺寸变化、轴压比、配箍率等参数对该类节点抗震性能的影响。研究结果表明：变梁中节点初裂出现在小梁与上柱组成的小核心区,最终破坏区域主要发生在大梁与下柱组成的大核心区;变梁中节点通裂荷载与极限荷载比较接近,变梁中节点大、小梁端滞回曲线差别显著,大梁滞回曲线呈反S形,小梁滞回曲线呈较为饱满的弓形,小梁截面尺寸变化对试件的抗震性能影响显著;变梁中节点的强度衰减、刚度退化明显,耗能能力较差,按常规节点设计构造的变梁中节点不能满足刚性节点的要求。