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。     

带抗剪锚栓板柱节点抗冲切性能分析与优化设计

配置抗剪锚栓是提高板柱节点的抗冲切性能与变形性能的有效手段,为研究抗剪锚栓对板柱节点抗冲切性能的影响规律,对带抗剪锚栓板柱节点抗冲切承载力的计算方法进行对比,建立了带抗剪锚栓板柱节点抗冲切性能分析的1/4结构模型,考虑不同锚栓高度、锚栓半径、锚栓布置方式、锚栓间距、锚栓强度等参数对板柱节点抗冲切性能与变形性能的影响.结果 表明:增加锚栓高度、锚栓半径、锚栓强度、增加斜向锚栓(非正交方向)、减小锚栓间距均能提高板柱节点抗冲切承载力和延性性能,反之则降低,其中斜向锚栓(非正交方向)数量变化所产生的影响最为明显.提出了板柱结构中抗剪锚栓布置的优化设计建议,并给出合理的参数取值范围.     

抗冲切钢筋对板柱中节点抗震性能的影响

为研究抗冲切钢筋和暗梁对板柱节点抗震性能的影响,进行了5个低周往复荷载作用下的板柱节点试验,其中,1个试件无抗冲切钢筋,另外4个试件分别配置螺旋箍筋、四肢箍筋、八肢箍筋和栓钉。对各试件的裂缝发展特征、破坏形态、滞回性能、不平衡弯矩承载力和延性性能等进行了分析。试验结果表明:配置抗冲切钢筋试件的不平衡弯矩承载力和延性性能较无抗冲切钢筋试件分别提高13%～48%和68%～198%;合理设计暗梁能明显提高试件的整体抗震性能,配置四肢箍筋的试件能满足中国规范的抗震性能需求,且较采用八肢箍筋的试件更经济。总结和分析已有试验数据发现,中国规范对于配置抗冲切钢筋板柱节点的计算结果与试验结果整体较吻合,但离散度偏高。     

高温后抗冲切钢筋对钢筋混凝土板柱节点抗冲切性能研究

为了研究火灾后钢筋混凝土板柱节点抗冲切性能,本文采用有限元软件ABAQUS对火灾后钢筋混凝土板柱节点抗冲切试验建立精细化有限元模型,并通过与试验结果相对比,校核了模型的准确性。在已验证的有限元模型的基础上,研究了配置不同抗冲切钢筋对火灾后板柱节点抗冲切性能的影响。结果表明,在同样的工况下,配置了单弯曲剪力钢筋和双弯曲剪力钢筋的节点,极限承载力分别提高15.3%和17.6%,破坏位移分别提高39.2%和21.5%。而配置锚钉和锚栓的节点,极限承载力分别提高40.8%和45.6%,破坏位移分别提高143.1%和152.9%。同时配置了锚钉和锚栓试件的破坏模式由冲切破坏转变为弯冲破坏。     

板柱边节点抗震性能研究

钢筋混凝土板柱结构在水平作用和竖向荷载的共同作用下,节点除了要传递竖向剪力外,还要传递不平衡弯矩,特别是对于板柱边节点,即使不存在水平作用,由于不对称,在自身重力作用下也会产生不平衡弯矩。目前对板柱节点的研究多数集中在内柱节点连接区,边柱节点连接区的研究则很少。本文在板柱边节点中应用一种抗冲切钢筋的新形式,抗冲切锚栓,来研究配置抗冲切钢筋的板柱边节点的抗震性能,共进行了3个在自重和不平衡弯矩共同作用下的板柱边节点试件的试验研究以及有限元分析,得到以下主要结论：配置抗冲切锚栓可以显著提高板柱边节点的承载能力、变形能力以及抗震性能;完成的2个配置抗冲切锚栓的板柱边节点的变形能力满足中国现行规范要求,耗能性能与一般梁柱节点接近,试件达到了中等延性水平。     

基于分层壳模型的无粘结预应力板柱结构抗冲切性能分析

无粘结预应力板柱结构形式简便、施工效率高,但其节点受力复杂、破坏机理仍有待深入研究。提出采用分层壳模型对该结构节点进行抗冲切性能分析,通过对5个试件进行分层壳模型建模计算和变形分布分析,得出计算结果与试验结果吻合较好,验证了分层壳模型及关键参数的合理性。同时,考虑了预应力筋布筋方式、有效预应力大小和混凝土强度等参数变化对节点抗冲切性能的影响,研究表明:预应力筋布置在靠近板柱节点位置应力增长最快,发挥作用最显著,增大有效预应力和混凝土强度可以提高抗冲切性能。     

钢筋混凝土板柱边节点抗震性能试验研究

对3个配置抗冲切箍筋的钢筋混凝土板柱边节点进行低周反复荷载作用下的抗震试验研究,分析了板柱边节点的破坏过程和破坏形态,并对配置抗冲切箍筋的板柱边节点的抗震性能进行了评价。试验结果表明:配置抗冲切箍筋的板柱边节点可以达到中等延性水平,变形能力满足规范要求。配置抗冲切箍筋较配置拉筋的板柱节点抗震性能好,且加密抗冲切箍筋能较好地抑制板筋平面外屈曲。     

偏心荷载作用下中柱节点冲切破坏后受力性能试验研究

通过在加载柱头施加偏心荷载来模拟板柱结构局部节点失效后相邻节点在附加剪力和不平衡弯矩共同作用下的受力工况,对中柱节点冲切破坏前、后的试验现象及试验结果进行对比分析;此外,试验还选取纵向钢筋配筋率、穿柱钢筋布置方式为研究参数,对偏心荷载作用下板柱节点抗冲切以及冲切破坏后的受力性能和破坏机理进行研究;最后,采用规范计算公式对试件承载力进行预测并与试验结果进行对比。研究成果可为板柱结构抗连续倒塌设计提供参考。     

配置碳纤维增强复材网格筋的混凝土板抗冲切性能研究

混凝土板在集中荷载作用下容易发生冲切破坏,实际工程中已有板柱节点冲切破坏导致结构连续倒塌的案例。通过在混凝土板中配置碳纤维增强复材(CFRP)网格筋以提高混凝土板的抗冲切性能,开展了6个试件的抗冲切力学性能试验,得到了配置CFRP网格筋混凝土板的抗冲切承载力、CFRP网格筋应变、冲切范围内板的位移和板的破坏形态。试验结果表明,在混凝土板中配置CFRP网格筋可以提高混凝土板的抗冲切承载能力和抵抗变形能力,并且在出现冲切破坏后仍具有一定的承载能力。采用CFRP网格筋提高混凝土板抗冲切性能具有工程应用价值。     

配置抗冲切钢筋的混凝土异形柱-板柱连接试验研究

在9个柱截面为三种典型异形柱(十字形、T形和L形) -板柱连接未配置抗冲切钢筋时的冲切特性试验基础上,以十字形柱-板柱连接为代表,通过三个配置抗冲切钢筋试件与三个未配抗冲切钢筋试件的对比试验,研究了异形柱-板柱连接配置抗冲切钢筋后的冲切特性,同时将锚栓和箍筋的抗冲切性能进行了对比。试验结果表明,抗冲切钢筋可以有效地提高板的受冲切承载力和延性,在改善延性方面,锚栓比箍筋更有效。另外,将国外几个主要规范ACI3 18、BS8110及MC90 ,关于对非矩形荷载面冲切临界截面周长的规定进行了比较,从试验结果看,ACI3 18规范的取法更合理。     

新型钢管混凝土板柱节点抗冲切性能的试验研究

为了克服普通钢管混凝土板柱节点构造复杂的缺点,提出一种全新的节点区柱钢管不连通式钢管混凝土柱-平板节点,并做了8个试件进行抗冲切性能的试验研究。试验结果表明,钢管混凝土板柱节点的开裂荷载、刚度、抗冲切承载力比相同配筋的钢筋混凝土板柱节点略低,但抗冲切承载力试验值大于规范公式的计算结果。     

现浇钢筋混凝土空心楼盖板柱节点抗冲切性能试验研究

为研究现浇钢筋混凝土空心楼盖抗冲切性能,明确板柱节点实心区及暗梁配置箍筋对冲切承载力和节点破坏模式的影响,在竖向荷载作用下完成了1个仅有板柱节点实心区和2个仅配置暗梁箍筋的现浇混凝土空心楼盖内板柱节点的静力试验。结果表明:空心楼盖板柱节点与传统无梁楼盖板柱节点具有相似的冲切破坏形态;设置节点实心区或在暗梁中配置箍筋均可改善抗冲切性能;配置暗梁箍筋比设置节点实心区在提高抗冲切能力方面效果更好;通过控制暗梁配置箍筋数量可以有效地改变板柱节点的破坏类型,使其由脆性冲切破坏转变为延性弯曲破坏。根据试验结果提出了空心楼盖板柱节点的抗冲切设计建议。     

钢纤维高强混凝土冲切板的试验研究

为研究钢纤维高强混凝土板的抗冲切性能,对18个不同混凝土强度、钢纤维体积率、板面纵筋配置以及不同冲跨比的配筋混凝土板柱连接体进行了冲切试验,得到板在柱上荷载作用下,挠度、倾角、板面混凝土应变及板内混凝土应变、沿板面纵向钢筋应变等与荷载的关系曲线。研究结果表明,在高强混凝土板柱体系中掺入钢纤维不仅可减小冲切板在各个受力阶段的变形,增大板的能量吸收能力和冲切时强度,更使板冲切破坏的脆性明显降低,板的抗冲切受力性能得到全面改善。并在试验研究的基础上,建立了包含板抗冲切力和抗弯能力的新的极限承载力计算公式,理论值与实测值吻合良好。     

钢管混凝土栓钉柱脚节点抗冲切性能试验研究

通过拟静力试验方法研究静力荷载作用下带有栓钉的钢管混凝土柱埋入钢筋混凝土基础梁式柱脚节点的冲切破坏机制,冲切面位置及影响冲切承载力的因素等。研究表明:在钢管外焊接栓钉后,冲切破坏面的上边缘由钢管底部移至最上排栓钉处,扩大了混凝土冲切面积,有效地提高了构件的抗冲切承载力,当栓钉数量足够且布置合理时,柱脚的抗冲切能力可以大于抗剪能力,使柱脚节点设计满足抗弯、抗剪要求,保证构件安全。     

钢筋混凝土异形柱-板连接冲切特性试验研究

针对柱截面形式为异形柱的板柱冲切试验很少以及我国规范未对此明确规定的情况,本文进行了9个柱截面为3种典型异形柱(十字形、T形和L形)-板连接和2个方柱-板连接在未配置抗冲切钢筋时的冲切特性对比试验。阐述了异形柱-板连接的冲切受力性能和破坏特征,并将其受冲切特性与相应的等面积方柱和等有效周长方柱板柱连接试件进行了对比,讨论了异形柱和方柱板柱连接冲切特征的差异。试验结果表明,与相应的方柱-板连接试件相比,异形柱-板连接试件具有较高的抗冲切承载力及延性。根据试验结果提出了符合我国设计实践的异形柱板柱冲切承载力计算方法。并用国外几个主要规范以及我国规范所推荐的冲切承载力计算公式对上述试验板的受冲切承载力进行了验算,相对而言,抗弯钢筋配筋率较高时,我国规范及ACI规范的预测值与试验值相比偏于保守。本文试验结果可供规范修订时参考。     

配置抗冲切键的钢筋混凝土板柱节点性能试验研究

为了研究不同抗冲切键在钢筋混凝土板柱节点的受冲切性能,对配置普通箍筋(试件GB)、U型箍筋(试件UB)和抗剪锚栓(试件MB)3种类型抗冲切键的钢筋混凝土板柱节点进行试验。通过对破坏形态、极限承载力、变形、混凝土和钢筋应变及抗冲切键的应变分析,结果表明:3类试件冲切锥斜截面坡度分别为20°(试件GB)、27°(试件UB)和12°(试件MB),配置锚栓试件的极限承载力和延性都有提高;3类试件均表现为脆性破坏形态,虽然试件UB在承载力方面优于试件GB,提高幅度达到9%,但是挠度提高仅为6.6%,且破坏形态没有发生变化,与试件GB相比,试件MB不仅承载能力提高了11.5%,而且变形能力改善更为明显,提高幅度达到42.9%,在失效前由呈现无任何征兆的脆性破坏转为具有一定延性的破坏形式;3类试件中抗冲切键均起到限制裂缝开展的目的,与试件GB不同,试件UB和试件MB距柱头前两排抗冲切键承担的荷载更多,限制裂缝开展更加有效。     

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。     

钢骨混凝土柱-钢桁梁组合节点抗震性能试验研究

结合中国科学技术新馆工程对钢骨混凝土柱-钢桁梁组合节点进行抗震性能试验研究。根据两组四个试件的低周往复试验结果,对节点的强度、刚度、延性、耗能能力和变形性能进行综合评估,结果表明钢骨混凝土柱-钢桁梁组合节点具有良好的承载能力、延性、耗能能力和变形恢复能力,抗震性能优越。同时,还讨论了不同破坏模式对节点抗震性能的影响以及栓钉布置对钢骨和混凝土协同工作的影响,结果表明梁端弯曲破坏模式的抗震性能优于节点区剪切破坏模式,钢骨混凝土柱是否布置栓钉对钢骨和混凝土之间的协同工作影响不大。试验研究为中国科学技术新馆工程整体结构弹塑性时程分析提供依据,是结构整体抗震性能评估的重要基础,研究结论可为钢骨混凝土柱-钢桁梁组合节点在工程中的应用提供参考。     

基于ABAQUS的钢筋混凝土板柱边节点有限元分析

简述了钢筋混凝土板柱边节点在ABAQUS中的建模过程,对该板柱边节点模型进行了单调加载下的有限元分析,通过非线性有限元分析结果与板柱边节点试验结果的对比,验证了有限元分析的可行性,研究了混凝土强度、板纵筋强度和抗冲切钢筋配筋率等因素对板柱边节点受力性能的影响。     

栓钉连接件重复荷载下抗拔性能劣化机理研究

以栓钉直径、埋深及是否设置钢筋网片为参数,进行了8个试件在重复荷载作用下的拉拔试验,分析了不同参数对栓钉连接件抗拔性能劣化机理的影响.研究结果 表明:低应力重复荷载下,栓钉与混凝土几乎没有损伤;荷载达到栓钉屈服荷载的80％～86％时,试件变形明显增加,栓钉直径较小的试件损伤出现较早;栓钉直径和埋深较大的试件,其混凝土的冲切体积较大,损伤出现较晚;试件累积弹塑性变形随着荷载级别增加呈二次函数曲线增长,设置钢筋网片并增加栓钉埋深,可减小试件重复拉拔过程中的累积弹塑性变形;相同栓钉直径时,发生栓钉拉断破坏试件比发生混凝土破坏试件的刚度退化速度更快,设置钢筋网片并增大栓钉直径有助于减缓试件刚度退化的速度.