柱截面形状对板柱节点受冲切性能影响的试验研究

我国《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）的板柱节点受冲切承载力计算公式考虑了柱截面形状的影响,但相关的试验研究十分有限,机理尚不明 确。为研究柱截面形状及纵筋配筋率对板柱节点受冲切性能的影响,完成了10个轴心荷载作用下的板柱节点冲切破坏试验。试验变量为柱截面形状（包括圆 形、六边形、方形和矩形截面）以及纵筋配筋率。通过试验获取了荷载-挠度曲线、破坏形态、钢筋和混凝土的应变分布。采用专门设计制作的应变测杆, 得到了板柱节点内部裂缝发展过程。结合试验结果和已有试验数据进行分析,结果表明：柱截面形状对受冲切承载力的不利影响的根本原因是冲切截面计算 周长与板截面有效高度的比值增大导致的应力集中现象;现行《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）假定的冲切锥面倾角以及圆柱板柱节点的受冲切 承载力计算方法存在不合理之处;板内斜裂缝首先在靠近柱头的中上部区域形成,冲切破坏呈现剪切劈裂的特点。     

型钢混凝土异形柱受剪机理及承载力计算

为研究型钢混凝土(SRC)异形柱的抗震性能,对17个型钢混凝土异形柱试件采用"建研式"加载装置进行低周反复荷载试验,观察了不同配钢形式的SRC异形柱的受力过程和破坏形态。试验表明SRC异形柱的破坏形态有剪切斜压破坏、剪切粘结破坏、剪弯破坏和弯曲破坏;分析了SRC异形柱的破坏机理和特点,给出了荷载-位移滞回曲线和荷载-应变滞回曲线;分别推导了各种配钢形式的SRC异形柱在正向荷载(沿工程轴)以及斜向荷载作用下发生剪切斜压破坏和剪切粘结破坏时的受剪承载力计算公式,计算结果与试验实测值吻合较好。理论分析和试验结果表明:异形柱中的翼缘对构件的抗剪强度有提高作用,提高的程度与荷载作用方向和柱的肢长肢厚比有关,但在肢长肢厚比一定的前提下与肢厚的改变无关。T、L形截面柱的斜向抗剪强度大于正向加载抗剪强度,而十字形截面柱的斜向抗剪强度小于正向加载抗剪强度。     

型钢混凝土柱-混凝土梁混合节点抗震性能试验研究

为了研究强节点系数对型钢混凝土(SRC)柱-混凝土(RC)梁混合节点破坏形态的影响,对6个SRC柱-RC梁混合节点开展低周反复荷载试验。通过调整梁端纵筋配筋率和节点箍筋配置以构造不同的强节点系数,实现SRC柱-RC梁混合节点梁端弯曲破坏、梁端弯曲-节点剪切破坏和节点剪切破坏3种不同的破坏模式。在试验研究基础上,考察该类混合节点的滞回曲线、骨架曲线和各受力阶段变形特性。研究结果表明,强节点系数是控制SRC柱-RC梁混合节点破坏形态的重要参数,强节点系数小于1.1时,一般发生节点剪切破坏,应通过合理设计加以避免;由于柱型钢穿越节点核心区,增强了对核心区混凝土的约束,使得SRC柱-RC梁混合节点发生节点剪切破坏后的受力性能优于RC节点;通过对试验数据的分析,提出SRC柱-RC梁框架结构满足四个抗震性能水平的位移角限值。     

扩大十字形截面型钢混凝土柱-SRC梁节点抗震承载力试验研究

提出了内置扩大正、斜向十字形截面型钢混凝土柱-工字钢型钢混凝土（SRC）梁节点的构造方式。通过对4个内置扩大正十字形和斜向十字形截面的型钢混凝土柱-SRC梁节点试件和1个内置普通十字形截面型钢混凝土柱-SRC梁节点试件的低周反复荷载试验,研究了试件的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、剪切变形和钢材应变,分析了配钢形式、加载角度和构造措施（直接焊接、竖向隔板连接）对节点受力性能的影响,并在此基础上对节点核心区受剪承载力进行了计算。试验结果表明：上述两种新型截面型钢混凝土梁柱节点均发生节点区剪切破坏,达到极限状态时,节点区箍筋及型钢腹板应力均达到屈服强度,试件型钢及翼缘框内混凝土仍能承担较大荷载,并趋于稳定;新型SRC梁柱节点核心区剪力-剪切角滞回曲线饱满,无捏缩现象,其受剪承载力比相同破坏模式的普通型钢混凝土梁柱节点试件大;柱内采用斜向布置十字型钢以及梁柱正交时,节点试件的剪切承载力更大,所提出的两种构造措施对节点承载能力影响不大。     

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。     

低周反复荷载作用下L形宽肢柱受剪性能试验

根据对低周反复荷载作用下11根L形截面宽肢框架柱的剪切破坏试验,对L形宽肢柱受剪破坏机理以及水平加载角度、暗柱、截面肢高厚比对L形宽肢柱受剪性能的影响进行研究。试验表明,L形截面宽肢柱斜面受剪承载力高于主轴向;配筋合理的暗柱对L形宽肢柱受剪承载力及延性有提高作用;随截面肢高厚比的增加,试件受剪破坏过程的脆性增加。     

型钢混凝土T形柱斜截面承载力研究

为研究型钢混凝土T形柱负弯矩区的抗剪性能,设计4个T形试件进行静力单调加载试验,主要考虑剪跨比、配钢形式、配箍率、截面形式4个变化参数,试验过程中捕捉到混凝土应变、型钢应变、角钢应变、跨中挠度等一系列重要数据,并绘制出剪力-挠度,荷载-应变等重要关系曲线,给出混凝土截面应变的分布情况,采用能量等值法分析试件的剪切延性,探讨设计参数对抗剪承载力的影响,给出型钢混凝土T形柱斜截面承载力的计算公式。试验研究和理论分析结果表明:型钢混凝土T形柱的破坏形态有弯剪破坏、剪切粘结破坏,混凝土平均应变沿截面高度分布符合平截面假定;基于叠加法得到的受剪承载力计算公式可以用于计算型钢混凝土T形柱的斜截面剪切强度。     

STUDY ON OBLIQUE SECTION BEARING CAPACITY OF STEEL REINFORCED CONCRETE T-SHAPED COLUMNS

为研究型钢混凝土T形柱负弯矩区的抗剪性能,设计4个T形试件进行静力单调加载试验,主要考虑剪跨比、配钢形式、配箍率、截面形式4个变化参数,试验过程中捕捉到混凝土应变、型钢应变、角钢应变、跨中挠度等一系列重要数据,并绘制出剪力-挠度,荷载-应变等重要关系曲线,给出混凝土截面应变的分布情况,采用能量等值法分析试件的剪切延性,探讨设计参数对抗剪承载力的影响,给出型钢混凝土T形柱斜截面承载力的计算公式。试验研究和理论分析结果表明：型钢混凝土T形柱的破坏形态有弯剪破坏、剪切粘结破坏,混凝土平均应变沿截面高度分布符合平截面假定;基于叠加法得到的受剪承载力计算公式可以用于计算型钢混凝土T形柱的斜截面剪切强度。     

型钢混凝土十形柱空间节点受剪机理及抗剪强度研究

为了研究型钢混凝土(SRC)十形柱空间节点在斜向荷载作用下的受剪机理、抗裂承载力及抗剪承载力,开发一套加载装置,采用柱端斜向加载方式对5个型钢混凝土十形柱空间节点进行低周反复荷载试验。观察节点核心区剪切面破坏形态,分析节点区两个主轴方向的箍筋、水平腹杆、钢腹板的应变分布规律及空间节点受剪机理和抗剪影响因素。结果表明:节点受剪面破坏为典型的剪切斜压黏结破坏;两主轴方向的箍筋、水平腹杆及钢腹板应变分布规律基本相同;空间节点受剪机理与型钢混凝土异形柱框架平面节点有着共性,但斜向荷载作用下,空间节点抗剪能力变弱,受力更为复杂。斜向加载角度对抗裂承载力影响不明显,而对抗剪承载力的影响应予以考虑,抗剪承载力与斜向荷载角度相关曲线近似于菱形。最后,基于各种配钢形式的SRC十形柱空间节点单向受剪下(沿工程轴)抗剪承载力计算方法的研究,提出在斜向荷载作用下节点抗裂承载力及抗剪承载力计算公式,计算结果与试验值吻合较好。     

型钢混凝土十形截面柱-梁平面与空间节点滞回性能试验研究

为了研究型钢混凝土十形截面柱-梁框架节点在平面受力与空间受力状态下受低周循环荷载作用的滞回性能,以柱截面配钢形式和水平加载角度为变化参数,进行了4个平面和3个空间十形截面柱-梁节点的低周反复加载试验。比较研究了两类节点在破坏形态、滞回曲线、承载能力、耗能能力及变形延性等抗震性能指标上的差异。研究结果表明:型钢混凝土十形截面柱平面节点主要发生核心区混凝土的剪切斜压破坏,垂直于加载方向左右两侧的柱肢对斜裂缝的发展有一定的抑制作用,而空间节点则发生核心区混凝土剪切斜压伴随黏结裂缝的破坏模式;与平面节点相比,空间节点的滞回环饱满,延性和耗能能力更大,但其承载力有所下降。基于试验与理论分析结果建立型钢混凝土十形截面柱-梁平面与空间节点的受剪承载力计算式,其计算结果与试验结果吻合较好。     

L形配钢型钢混凝土矩形柱偏压力学性能研究

L形配钢型钢混凝土(SRC)矩形柱用作高层建筑角柱时,可避免T形配钢SRC柱梁柱型钢不连续造成的传力不直接和应力集中问题。为揭示L形配钢SRC柱偏压力学性能,设计了不同荷载偏心率、长细比和不同配钢形式的5根L形配钢SRC矩形柱和1根T形配钢SRC矩形柱并对其开展偏心受压试验。结果表明：L形型钢在混凝土的不均匀约束作用下,试件裂缝双向不对称发展,且在同一截面高度处,L形配钢SRC柱拉压区的钢筋和型钢不同时屈服;但型钢不对称并没有明显降低试件的承载力和延性。在试验研究基础上建立有限元模型,拓展分析荷载偏心率、长细比、腹板偏心对L形配钢SRC柱偏压力学性能的影响。模型分析表明：L形配钢SRC柱的拉压区界限呈斜直线,但因斜率较小且试件承载力与T形配钢方式无明显差异,在构件截面设计时相对受压区高度可按直线进行简化;分析多种工况的有限元模型,建议取荷载偏心率0.45作为构件设计时大小偏压的初步判别标准。     

型钢混凝土异形柱正截面承载力试验及有限元分析

为研究型钢混凝土(SRC)异形柱的正截面承载力性能，设计22个试件进行静力和循环加载试验研究，分析其破坏机理。编写了计算机程序，利用程序分析了加载角、截面配钢形式、配钢率、混凝土强度等级以及柱肢高厚比等变化参数对SRC异形柱正截面承载力的影响，并与钢筋混凝土（RC）异形柱的正截面承载力进行对比分析。研究结果表明：SRC异形柱破坏形态表现为大偏心受压破坏、小偏心受压破坏和轴心受压破坏；截面应变基本符合平截面假定；加载角和截面配钢形式对正截面承载能力有显著影响，T形柱的薄弱加载方向是0°、90°和315°，L形柱的薄弱加载方向是90°和315°，十形柱的薄弱加载方向是0°，实腹配钢比空腹配钢试件的承载能力有明显提高；适当增加截面配钢率、混凝土强度等级以及柱肢高厚比均能有效提高SRC异形柱的正截面承载能力；当截面配钢率不大于6%时，SRC异形柱的承载力与普通的RC异形柱相比提高36%以上。     

型钢混凝土T形截面构件抗震性能试验研究

通过15个型钢混凝土T形截面构件的低周反复荷载试验,研究了型钢混凝土异形柱和型钢混凝土短肢剪力墙的抗震破损机理及其性能差异,分析了配钢形式、加载方向、剪跨比、肢截面高厚比、轴压比和配箍率等参数对其抗震性能的影响,基于经典四叶状花瓣理论,提出了型钢混凝土T形截面构件双向受剪承载力预测模型。研究结果表明:剪跨比小或配空腹型钢的构件易出现剪切型破坏,而剪跨比大或配实腹式钢构件易出现弯曲型破坏,型钢外围无钢筋笼骨架的易出现黏结破坏;配实腹式钢的T形截面柱在承载能力、刚度退化、位移延性、层间位移角以及耗能能力上均优于配空腹式钢的T形截面柱,沿45°方向加载有利于两柱肢材料力学性能的发挥;肢截面高厚比的增加有利于提高构件的承载力,但降低其位移延性和耗能能力;轴压比在提高型钢混凝土T形截面构件受剪承载力的同时降低了变形能力,而增加配箍率可同时增加型钢混凝土T形截面构件的受剪承载力和变形性能。     

型钢混凝土T形柱受剪性能及承载力计算

为了研究型钢混凝土(SRC)T形柱斜截面抗剪承载性能,设计了4个试件进行静力单调加载试验,考虑了剪跨比、轴压比、配钢形式、翼缘尺寸4个变化参数,通过试验观察了试件的受力全过程和破坏形态。根据实测数据,给出了混凝土应变沿截面高度的分布情况以及荷载-应变、荷载-挠度等重要关系曲线;并分析了各变化参数对抗剪承载力的影响,提出了承载力计算公式。研究结果表明:型钢混凝土T形柱受力过程中截面应变基本符合平截面假定;剪跨比、轴压比、配钢形式、翼缘尺寸等参数对其抗剪强度有显著影响;基于叠加法的抗剪强度计算公式可用于其斜截面极限承载力计算。     

L形截面钢骨混凝土柱正截面承载力试验研究

为探索一种承载力高且便于施工的钢骨混凝土异形柱, 研究其破坏的一般规律和极限承载力,进行了3根以粗钢筋和型钢为钢骨的不等肢L形截面混凝土柱试件在双向偏心压力作用下的试验.试验得到试件中的钢骨及混凝土在不同荷载时的应变、裂缝开展情况以及极限承载力等相关数据.表明在双向偏心压力作用下,这种柱子破坏过程与普通钢筋混凝土构件相似,横截面平均应变符合平截面假定,极限承载力比相同截面普通钢筋混凝土异形柱有显著提高;粗钢筋作为钢骨可以有效利用钢筋与混凝土的粘结力,不必在钢骨间设置钢腹杆.粗钢筋作为钢骨便于施工.     

T形型钢混凝土短肢剪力墙承载力模拟分析

利用大型通用有限元软件ANSYS,对T形型钢混凝土短肢剪力墙试件进行了承载力模拟分析,揭示了T形型钢混凝土短肢剪力墙从弹性应力状态到混凝土开裂,直至构件发生破坏的全过程,并分析了在腹板端部配置型钢后对T形截面短肢剪力墙的受力影响。     

型钢混凝土异形柱双向抗剪承载力分析

在试验基础上对SRC异形柱双向抗剪承载力进行了研究,得出型钢混凝土异形柱双向抗剪承载力与荷载作用方向关系曲线,对不同截面型钢混凝土异形柱双向抗剪承载力进行了分析,以期明确了三种截面异形柱单双向抗剪承载力的大小关系。     

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。     

T形截面SRC异形柱正截面受力性能的分析

为了研究SRC异形柱正截面的受力性能,利用自己编制的型钢混凝土异形柱正截面承载力电算程序,通过计算得到了混凝土强度、加载角、配钢率和轴压比变化时,T形截面SRC异形柱正截面受力性能的N-M和Mx-My相关曲线.通过对相关曲线及其受力机理的分析,得到了四种设计参数变化时,T形截面SRC异形柱正截面受力性能的变化规律.