框架外节点核心区斜压破坏承载力研究

本文针对钢筋混凝土框架结构外节点的受力状态，进行了有限元计算，计算结果验证了外节点核心区中斜压杆的存在；探讨了斜压杆的极限抗压强度及外节点水平抗剪承载力的计算方法，并在有限元计算中得到了证明；研究分析了框架外节点核心区斜压破坏的受力机理，讨论了柱轴力对斜压杆的极限抗压强度及外节点水平抗剪承载力的影响。     

钢筋混凝土梁柱节点核心区计算模型研究

梁柱节点核心区受力复杂,修正斜压场理论和斜压杆模型均存在一定的不足,基于前人对斜压杆机制和软化桁架机制的研究,提出梁柱节点核心区受剪承载力新计算模型,即斜压杆机制和软化桁架机制承担的水平剪力按一定比例组合的计算模型。该模型既可以计算节点核心区的受剪承载力,还可以验算节点核心区混凝土抗压强度,计算水平配箍率。将国内外82个试件的节点最大剪应力试验值与该方法所得的节点最大剪应力计算值比较得出:均值为1.154,变异系数为0.131。较试验值与软化拉-压杆模型计算值之比结果相比,离散性较小,验证了此方法的可行性。     

隔板贯通节点核心区抗剪性能试验研究

为研究钢管混凝土柱-钢梁隔板贯通节点的核心区抗剪承载力,完成了5个"强构件,弱节点"试件在反复荷载作用下的抗震性能试验,探讨了节点核心区钢管和混凝土的破坏特征,核心区钢管应力-应变规律以及节点抗剪承载力。结果表明:隔板贯通节点核心区抗剪承载力主要由核心区钢管腹板部分和核心区混凝土组成;核心区混凝土裂缝沿2条对角线由内向外扩展,斜压杆受压宽度约为核心区混凝土高宽的1/4左右;隔板与钢管翼缘形成的钢框架对增强节点屈服后的塑性变形能力有明显作用。     

钢筋混凝土梁柱节点核心区拉-压杆模型化方法研究

OPENSEES(Open System for Earthquake Engineering Simulation)中的节点"宏模型"是一种模拟钢筋混凝土梁柱节点较为理想的高效单元模式,但目前该模型中确定节点核心区剪切应力应变关系的两种常用方法:修正斜压场理论(MCFT)和斜压杆模型,均存在不足;本文提出了能全面反映节点三种传力机理的拉-压杆模型方法来确定剪切应力-应变关系,并推导了该模型的变形协调条件、平衡方程。通过分析比较,拉-压杆模型方法的计算结果与相应的梁柱节点试验结果吻合较好,能在节点配箍率变化较大的范围,更好地反映核心区的剪切应力应变关系。     

隔板贯通式钢管混凝土节点有限元分析

基于ANSYS软件建立了隔板贯通式钢管混凝土梁柱节点有限元模型,研究了剪切破坏模式下节点核心区的传力机制,以及节点核心区组件几何尺寸和楼板作用对节点抗剪承载力的影响。结果表明,在剪切破坏模式下,节点剪力主要由核心区钢管腹板和混凝土承担,隔板和钢管翼缘的作用主要是传递梁端弯矩,核心区混凝土则以斜压杆机制抗剪;隔板厚度和核心区钢管壁厚对节点抗剪承载力有较大影响,而钢梁翼缘厚度和宽度的影响相对较小;楼板能提高节点抗剪承载力,并能影响节点核心区的破坏模式。继而利用优化设计为节点试件的方案设计提供一定参考。     

基于等效斜压杆机理RC框架变梁中节点参数分析

在已有试验研究的基础上,重点分析变梁中节点的破坏特点,结合该类非常规节点左右梁高不等的特性,提出决定变梁中节点破坏模式的等效斜压杆机理:节点区剪力由等效斜压杆机构承担,核心区混凝土达到极限抗压强度是等效斜压杆机构失效的标志。基于等效斜压杆机理,分析大小梁高差变化、混凝土强度等级等因素对变梁中节点抗剪性能的影响。结果表明:大小梁高差是影响变梁中节点受力性能的一个决定性因素,大小梁高差与柱验算截面高度比值为0.9时,变梁中节点抗剪强度达到最大,当大小梁高差大于一倍柱验算截面高度后建议按中间层边节点进行分析;提高混凝土强度等级可以有效提高变梁中节点抗剪强度,但当混凝土强度超过50MPa后该类非常规节点抗剪强度增加有限。     

钢筋混凝土框架变梁中节点破坏机理研究

根据10个梁高不等的钢筋混凝土框架中节点试件在低周反复荷载作用下的试验结果,重点分析了该类非常规节点的破坏过程和破坏特点。试验结果表明：变梁中节点试件通裂阶段与极限阶段非常接近,试件达到通裂阶段后,剪切变形急剧增大,强度、刚度退化显著加剧,试件破坏时节点区斜裂缝主要集中在大核心区(柱与大梁构成的区域)平行对角线方向的2/3范围内,按常规节点设计的变梁中节点不能满足刚性节点的要求。在斜压杆机构和桁架机构的基础上,结合该类非常规节点核心区两侧梁高不等的特性提出变梁中节点的等效斜压杆破坏机理,并应用等效斜压杆机理对变梁中节点的受剪性能进行理论分析,计算得到的节点区剪应力-剪切变形曲线与试验结果吻合良好。     

矩形钢管混凝土异形柱-钢梁框架节点受剪承载力研究

在矩形钢管混凝土异形柱-钢梁节点试验研究的基础上,对节点的破坏特征及影响因素进行分析,结果表明矩形钢管混凝土异形柱-钢梁框架节点的破坏模式主要是节点域发生剪切斜压破坏,其受力机理为钢桁架、混凝土主斜压杆和约束斜压杆的综合作用。在此基础上,将节点域抗剪贡献分为三部分进行研究,包括节点域钢管腹板的抗剪贡献、节点域混凝土主斜压杆的抗剪贡献和约束斜压杆的抗剪贡献。根据试验结果和力学分析,推导了节点区柱腹板剪力计算式;由虚功原理得出节点区混凝土约束斜压杆的承载力计算式;通过对试验数据的回归分析,得到核心区混凝土主斜压杆的承载力计算式;最后提出了矩形钢管混凝土异形柱 钢梁框架节点屈服剪力和极限剪力的计算式,该计算式不仅考虑了柱轴力对节点区实际受力状态的影响,而且考虑了钢管对混凝土的约束作用。对比结果表明,采用计算式得到的结果与试验结果吻合较好。     

钢筋混凝土边节点承载力有限元分析

运用大型通用有限元软件ANSYS对钢筋混凝土边节点进行非线性有限元分析,对试件梁端进行单向加载。分析边节点试件的荷载位移曲线,提取节点核心区混凝土应力云图以及模型中钢筋的应力分布图。改变边节点试件梁内纵筋配筋率,对比各试件的荷载位移曲线。分析结果表明:节点核心区混凝土由斜压杆模型承担剪力作用,随着纵筋配筋率的变化,节点试件承载力增加。     

拉压杆模型方法在钢筋混凝土框架节点计算中的应用研究

目前钢筋混凝土框架节点设计主要是依据各种构造要求,在很多情况下缺乏计算节点的承载力的方法。拉压杆模型方法是一种基于塑性理论的下限方法,可以考虑结构中的剪切作用的影响。对四种典型框架节点建立了拉压杆模型,拉压杆模型的计算结果与相应的框架节点试验结果符合较好。同时还提出与节点区的拉压杆模型对应的外力确定的简明方法。分析表明,在梁和柱中的拉杆与压杆强度足够和纵筋伸入节点核心区足够深且安全锚固的情况下,框架节点拉压杆模型的控制杆件是节点核心区的主斜压杆。因此,基于已有节点试验数据提出一种主斜压杆的验算方法。提出的钢筋混凝土框架节点的拉压杆模型可以拓展到整个框架或与现有的框架计算方法相结合,实现包括节点在内的全框架承载力计算。     

超高韧性水泥基复合材料新型梁柱节点抗裂性能研究

对9个超高韧性水泥基复合材料(简称UHTCC)新型框架梁柱节点低周反复荷载作用下的抗震性能进行试验研究,分析节点核心区轴压比、体积配箍率等因素对UHTCC节点抗裂性能的影响。结果表明:超高韧性水泥基复合材料取代普通混凝土可以有效控制裂缝宽度,增大轴压比可以提高UHTCC节点试件的抗裂承载能力。在试验研究的基础上,提出UHTCC节点抗裂承载力计算公式,并与试验结果进行比较,两者吻合较好。     

Research on seismic behavior of GFRP-reinforced concrete beam-column joints

为提高RC框架结构震后可恢复性，采用GFRP筋替代钢筋应用于混凝土梁柱结构中。以配箍率、轴压比、混凝土强度为变量对梁柱组合体开展了拟静力试验研究。试验中共对8个GFRP筋混凝土梁柱组合体、1个RC梁柱组合体进行了测试，比较了GFRP筋与普通钢筋混凝土梁柱组合体的变形和破坏过程，对比分析了各梁柱组合体的滞回曲线、承载能力、残余位移、能量耗散以及钢筋的应变分布等。试验结果表明：GFRP梁柱顶点残余位移显著下降，较RC柱顶残余位移降低60%左右，但其耗能能力低于RC梁柱节点的；在往复荷载作用下，GFRP筋混凝土梁柱框架破坏符合“强柱弱梁”特征，能够承受较大侧向位移，其在达到5.5%位移角时仍未表现出脆性破坏特征；GFRP筋梁柱组合体承载能力、耗能能力和纵筋利用率随着配箍率、混凝土强度的增加而增大。此外，综合考虑配箍率、轴压比、混凝土强度对GFRP筋梁柱节点核心区受剪性能的影响，提出了该种节点核心区受剪承载力计算方法，并基于国内外相关试验数据对其进行了验证。结果表明，提出的计算式能有效计算GFRP筋梁柱节点核心区受剪承载力。     

钢结构仿古建筑双梁柱中节点的受力机理

为研究钢结构仿古建筑双梁柱中节点的抗震性能,对4个全焊双梁柱中节点进行了水平低周反复加载试验。通过观测试件在侧向力作用下的受力过程和破坏形态,分析双梁柱中节点的受力机理。根据梁截面形式的不同,将其分为箱型截面梁与工字型截面梁2类,依据仿古建筑独特的构造特点,将各试件节点核心区划分为上、中、下3个区域。通过量测各区域内的应变大小,分析该类结构节点核心区在侧向力作用下的受理机理及破坏模式,并建立双梁柱节点的斜压杆受力模型。试验结果表明:仿古建筑双梁柱节点的破坏形式主要为沿下核心区对角线的剪切破坏,并通过理论计算分析提出一种考虑轴压比与梁截面形式的双梁柱中节点抗剪承载力修正公式。     

GFRP筋混凝土梁柱组合体抗震性能试验研究

为提高RC框架结构震后可恢复性,采用GFRP筋替代钢筋应用于混凝土梁柱结构中。以配箍率、轴压比、混凝土强度为变量对梁柱组合体开展了拟静力试验研究。试验中共对8个GFRP筋混凝土梁柱组合体、1个RC梁柱组合体进行了测试,比较了GFRP筋与普通钢筋混凝土梁柱组合体的变形和破坏过程,对比分析了各梁柱组合体的滞回曲线、承载能力、残余位移、能量耗散以及钢筋的应变分布等。试验结果表明：GFRP梁柱顶点残余位移显著下降,较RC柱顶残余位移降低60%左右,但其耗能能力低于RC梁柱节点的;在往复荷载作用下,GFRP筋混凝土梁柱框架破坏符合“强柱弱梁”特征,能够承受较大侧向位移,其在达到5.5%位移角时仍未表现出脆性破坏特征;GFRP筋梁柱组合体承载能力、耗能能力和纵筋利用率随着配箍率、混凝土强度的增加而增大。此外,综合考虑配箍率、轴压比、混凝土强度对GFRP筋梁柱节点核心区受剪性能的影响,提出了该种节点核心区受剪承载力计算方法,并基于国内外相关试验数据对其进行了验证。结果表明,提出的计算式能有效计算GFRP筋梁柱节点核心区受剪承载力。     

密肋复合墙板框格单元破坏模式研究

框格单元是密肋复合墙板的基本受力单元,为了详细研究框格单元的破坏过程、破坏模式及填充砌块与框格的相互作用机理,进行了3个框格单元的单调对角加载试验。试验表明:加载过程中首先在填充块对角线附近出现一至二条贯通的主拉裂缝;接着框格上、下节点及框格梁柱上出现垂直裂缝;填充块上下角区出现圆弧状受压裂缝后框格单元达到承载力极限状态,其最终破坏形式与填充块和框格相对刚度有关。基于弹性地基梁理论分析了加载过程中框格和填充材料的受力特点,指出框格单元存在三种破坏形式:砌块对角压碎破坏、砌块角部压碎破坏、肋柱肋梁节点局部受压破坏。其中第二种形式与复合墙板的各阶段破坏形式相对应,且塑性铰转动充分,是一种合理的破坏模式。最后结合试验及理论分析将填充块等效为铰接于框格的对角斜压杆,提出等效斜压杆宽度、强度和刚度的计算方法,建立单元格简化分析模型,为墙板的受力分析提供了理论基础。     

近海大气环境下锈蚀RC框架节点抗震性能试验研究

为研究近海大气环境下锈蚀RC框架梁柱节点的抗震性能,该文设计了6个RC框架梁柱节点试件,采用人工气候加速腐蚀技术对试件进行了加速腐蚀试验,进而对试件进行了拟静力加载试验,获得了不同钢筋锈蚀程度和轴压比下梁柱节点的破坏形态及抗震性能衰减规律。试验结果表明：对于梁柱节点构件,箍筋锈蚀较纵筋严重,由于锈蚀箍筋对节点核心区混凝土的约束削弱,节点区域破坏程度加重;随钢筋锈蚀率的增大,试件的强度、延性及耗能能力均发生不同程度的退化,表现为构件承载和变形能力的降低;锈蚀程度相同时,随轴压比的增大,试件的刚度退化更加显著,轴压比较小的试件在开裂前刚度退化明显,屈服后趋于稳定。     

粘角钢加固混凝土框架节点核心区抗剪承载力分析

通过对粘角钢加固混凝土框架节点的低周反复荷载试验,着重分析了加固后的混凝土框架节点核心区抗剪承载能力,明确了节点区的受力机理,在规范公式基础上给出了粘角钢加固后的混凝土框架核心区抗剪承载力计算公式,并用试验结果进行了验证。     

钢筋混凝土分体柱框架梁柱中节点抗震性能的研究

本文通过对较高轴压比和低周反复荷载下的3个钢筋混凝土分体柱框架梁柱中节点和1个对比整截面柱框架梁柱中节点试件的试验研究,分析了节点核芯区的开裂荷载、最大承载能力、破坏形态及其滞回特性等抗震性能;研究了节点上下层柱的分体形式和分体柱过渡区的设置对节点核芯区抗震性能的影响;并给出了分体柱框架梁柱节点的设计建议。     

剪压比影响下配置HRB500E钢筋梁柱节点试验研究

由于高性能钢筋(HRB500E)具有良好的延性性能和抗震性能,本文拟对配置HRB500E钢筋混凝土梁柱中间节点的抗震性能进行相关研究。通过对3个梁柱中间节点足尺试件进行拟静力加载试验,研究剪压比对梁柱中间节点破坏模式、滞回特征和延性性能的影响。试验结果表明,配置HRB500E钢筋混凝土梁柱中间节点具有良好的抗震性能。随着剪压比的增加,试件的破坏模式发生转变,即由梁端弯曲破坏变为节点核心区剪切破坏;试件的滞回曲线所包围的面积明显增加,并且在加载后期时,试件滞回环的峰值荷载退化变快。同时,随着剪压比的增大,试件的梁屈服荷载和最大荷载显著增大;试件的梁屈服位移也逐渐增大,而屈服位移的增大引起了梁柱中间节点延性系数的减小。