楼板对钢筋混凝土柱-钢梁空间组合体抗震性能影响研究

楼板在地震作用下对钢筋混凝土柱-钢梁组合体抗震性能的影响是建立地震作用下节点计算模型的基础,也是准确评价组合结构体系抗震性能的关键问题之一。为此,完成了3个钢筋混凝土柱-钢梁(RCS)空间组合体试件在考虑不同楼板宽度情况下的抗震性能试验,分析整个受力过程中楼板受力性态对组合构件受力特征、破坏模式等抗震性能的影响。各试验模型在加载过程中均产生梁铰破坏,并表现出较好的延性和耗能能力,最终因节点区钢梁屈曲、扁钢箍开裂和柱端混凝土压碎而丧失承载力。分析表明,楼板裂缝以横向裂缝为主,随着楼板宽度增加,次生斜裂缝增多,板底混凝土压碎区域增大;混凝土楼板与钢梁组合体对节点核心区的约束作用较明显地改善了空间组合体受力性能。对楼板混凝土和板内纵筋在受力过程中的应变进行分析,结果表明,随着楼板宽度的增加,楼板对RCS空间组合体刚度、承载力的贡献值有限。对现浇板受拉有效翼缘宽度进行分析,结果表明考虑钢-混凝土组合梁翼缘有效宽度对梁端受弯承载力、惯性矩影响较大。     

竖向荷载下现浇楼盖中的梁支座截面有效翼缘宽度

为了考虑梁板协同工作对梁受力性能影响,可将现浇楼盖中的梁按T形截面进行计算分析,其首要问题是梁截面有效翼缘宽度的取值。对带现浇楼板的连续梁在竖向荷载作用下的受力性能进行非线性有限元分析,并在用试验验证计算结果可靠性的基础上,分析了板厚、梁高、梁宽、梁跨、板宽、约束条件、荷载形式、纵向裂缝等因素对梁中支座截面有效翼缘宽度的影响。分析结果表明,上述因素对梁支座截面有效翼缘宽度均有一定影响,其中以梁高、梁跨和梁宽的影响较明显。最后,对现浇钢筋混凝土弱节点框架提出了竖向荷载作用下梁中支座截面有效翼缘宽度的建议公式。     

探讨钢筋混凝土结构“强柱弱梁”影响因素及对策

文章通过钢筋混凝土框架结构在地震破坏时难以实现梁铰机制破坏先于柱铰机制破坏这一现象,分析了现浇楼板、填充墙、柱轴压比等因素对结构强柱弱梁的影响,提出现浇板有效翼缘宽度贡献、等刚度代换填充墙、合理控制柱的轴压比等对策来实现结构的强柱弱梁,以期改善结构的抗震性能。     

现浇混凝土框架梁端截面有效翼缘宽度的试验研究与分析

通过10个现浇混凝土框架节点的低周反复加载试验,研究了现浇楼板对节点受力性能的影响.试验中测量了梁端截面板面钢筋应变的分布规律,分析了梁端截面的有效翼缘宽度,并用DIANA程序对试验节点进行非线性有限元模拟分析,分析与试验结果吻合良好.然后,通过非线性有限元分析研究了层间位移角、板面钢筋材性、梁高、梁跨、板宽、板厚、节点形式等因素对梁端截面有效翼缘宽度的影响.最后,提出了负弯矩作用下梁端截面有效翼缘宽度取值的建议,可供现浇混凝土框架结构抗震设计、鉴定和加固参考.     

钢筋混凝土梁-型钢混凝土柱节点受力性能影响因素的有限元分析

利用有限元分析软件ANSYS对钢筋混凝土梁型钢混凝土柱框架节点进行非线性有限元计算分析,模拟其在荷载作用下的受力状态,分析了型钢腹板高度、型钢腹板厚度、柱中型钢翼缘宽度、混凝土强度等级对节点受力性能的影响,从而为工程实际提供一定意义的参考。     

异形柱框架中间层端节点抗震性能试验研究

完成了4个梁、柱均为T形截面的钢筋混凝土异形柱框架中间层端节点足尺组合体试件的低周交变加载试验。精确量测了不同受力阶段进入节点区上、下梁筋的应变分布状态、节点区腹板箍筋沿受力方向箍肢的应变量以及反复加载下梁筋由节点区的滑出量;分析了节点区的破坏形态和节点翼缘对节点区的抗剪作用,以及这类节点的综合抗震性能;检验了按我国《混凝土异形柱结构技术规程》(征求意见稿)设计的该类节点在梁端先屈服条件下的抗震受剪承载力。     

纤维掺量和截面尺寸对钢筋混凝土矩形梁及T型梁抗剪性能的影响

通过对四组不同纤维掺量及不同尺寸的钢筋混凝土矩形梁、T型梁在对称集中荷载作用下的抗剪性能试验,对比矩形梁与T型梁、不同纤维掺量时不同翼缘尺寸的钢筋混凝土梁的抗剪性能,包括破坏形态、裂缝分布、承载力、变形、跨中纵筋应变、剪跨区斜裂缝最大宽度等,同时研究剪跨区矩形梁腹板及T型梁翼缘中的混凝土应变特性。研究表明:翼缘的存在改变了斜裂缝的发展趋势,梁的破坏形态可从剪切破坏转变为弯曲破坏;T型梁的刚度、极限剪力优于矩形梁;随着翼缘宽度或高度的增加,混杂纤维混凝土T型梁的刚度、极限抗剪承载力和对应的加载点挠度、剪力-加载点曲线下的面积呈现出增大的趋势,跨中纵筋应变、斜截面最大裂缝宽度呈现出减小的趋势;在剪跨区T型梁翼缘横截面混凝土应变符合平截面假定,T型梁翼缘混凝土应变沿宽度存在剪力滞后效应。     

基于ABAQUS二次开发的RC框架结构屈服机制

为了研究水平荷载作用下钢筋混凝土现浇楼板对框架结构屈服机制的影响,首先验证了适用于ABAQUS非线性纤维梁单元用户材料子程序的准确性,在此基础上,建立带有楼板及其钢筋的框架模型和空框架模型,分析结构变形方式、各榀框架节点梁柱内力分配以及节点受拉区板筋的参与工作范围。研究表明,现浇楼板影响空间框架结构"强柱弱梁"屈服机制的实现;框架节点受拉区板筋内力和参与工作范围随着框架侧移的增加而增大;梁端受拉区的有效翼缘宽度取梁侧6倍板厚并不全面,应结合不同侧移和设防烈度进行全面分析。     

梁贯通型RCS组合结构梁柱节点抗连续倒塌研究

为研究钢筋混凝土柱 钢梁(RCS)组合结构在拆除底层第2根侧边柱工况(最危险工况)下节点的抗连续性倒塌性能与机理,试验以梁翼缘切割式的梁贯通型RCS结构节点构件为研究对象,通过梁跨度差异模拟第2根侧边柱失效时剩余结构抗侧移刚度及梁端约束能力不同的特点,采用静力加载的方式模拟非对称倒塌破坏全过程。研究试验曲线特征与破坏模式,分析试件节点控制截面内力发展情况与抗力机制。结果表明：底层第2根侧边柱失效后的梁贯通型RCS结构节点的受力薄弱部位出现在梁上翼缘,且易首先在侧向刚度较小一侧的上翼缘出现局部屈曲,结构的抗力机制由梁抗弯机制转变为抗弯机制与悬链线机制共同作用,之后由于该侧上翼缘及腹板发生严重局部屈曲,导致结构在充分发挥悬链线效应之前发生非对称破坏。     

考虑现浇楼板的柱端弯矩增大系数可靠指标分析

本文分析了考虑梁侧楼板有效翼缘宽度范围内板配筋的框架柱端弯矩增大系数可靠指标关系,表明考虑梁侧现浇楼板配筋,抗震规范给出的柱端弯矩增大系数难以实现梁铰屈服机制,柱端出现塑性铰难以避免。分析表明,柱端弯矩增大系数取值达到2.0以上,才能满足建筑结构安全等级为二级时延性破坏的可靠指标β基准值。     

竖向荷载作用下带现浇楼板的连续梁受力性能试验研究

因梁端钢筋较少的现浇钢筋混凝土框架结构房屋评估改造的需要,对7根带现浇楼板的连续梁进行了竖向静力加载对比试验,研究现浇楼板对连续梁受力性能的影响,分析受压翼缘内混凝土与受拉翼缘内钢筋的应力分布规律以及有效翼缘宽度的变化规律.试验结果表明:现浇楼板对梁的截面应力状态、刚度、破坏模式和承载力均有很大影响,对支座截面抗弯承载力的提高作用尤其明显.     

考虑梁板相互作用的现浇混凝土肋梁楼盖静力试验与理论分析

为研究现浇混凝土双向板肋梁楼盖梁板的相互作用,对柱支承混凝土双向板肋梁楼盖中的中区格板和边区格板模型进行了竖向加载试验,观测了这两种区格板模型中板、梁及柱的裂缝发展及破坏过程;分析了梁、板的荷载-挠度曲线以及板、梁和柱的荷载-钢筋应变曲线;采用线弹性理论、塑性理论和等效框架法分别计算了板控制截面的弯矩值并与试验值进行比较。根据试验与分析,对楼盖结构中梁与板的相互作用进行了分析。结果表明：这两种区格板肋梁楼盖模型均发生梁 板破坏模式;按线弹性理论和塑性理论（板破坏模式,不考虑梁板相互作用）所得板控制截面弯矩值与试验值差别较大,而按等效框架法和塑性理论（梁-板破坏模式,考虑梁板相互作用）所得弯矩值与试验值吻合较好。按塑性理论的梁 板破坏模式,分析了这两种区格板楼盖的极限荷载,分析结果与试验结果比较吻合。     

装配整体式地铁车站纵断面方向梁板柱中节点抗震性能研究

结合北京某装配整体式地铁车站纵向梁板柱中节点的构造形式,设计制作了1个足尺预制拼装梁板柱中节点和1个作为对比的现浇整体梁板柱中节点试件。采用低周循环加载试验研究了两者的破坏形态、滞回特性、承载力、变形能力以及节点核心区的受力模式等。结果表明：预制拼装梁板柱中节点试件和现浇整体梁板柱中节点试件的变形能力基本相当;预制拼装梁板柱中节点试件的加载刚度明显高于现浇整体梁板柱中节点试件的,且位移延性系数约为现浇整体梁板柱中节点试件的1.65倍;预制拼装节点的拼装缝提高了其变形能力,但两者的破坏形态明显不同;现浇整体梁板柱中节点试件的裂缝密集均匀,主要分布在梁端、板端及节点核心区,而预制拼装梁板柱中节点试件的裂缝分布较为集中,主要分布在预制构件搭接拼装位置,尤其是叠合板结合面出现了劈裂破坏;梁端牛腿增加了节点核心区抗剪面积,提高了构件整体承载力;节点核心区受剪面积的增加以及梁端拼接缝的存在对“强节点弱构件”的抗震概念设计原则较为有利。     

带楼板的钢梁和CFT柱抗弯连接的抗震分析

对4个带楼板的钢管混凝土柱连接进行抗震性能分析,包括2个内部和2个外部节点。研究目的主要是对台湾地区广泛采用的钢梁组合楼板的性能进行分析。其次对梁末端楔形翼缘或者较大剪切键等连接处的抗震性能也进行了研究,以避免如Northridge地震后出现的那种不可预料的脆性破坏导致的梁翼缘焊缝完全熔透。     

Seismic behavior of steel beams and CFT column moment-resisting connections with floor slabs

This research investigates the seismic performance of four steel beams to concrete filled steel tube (CFT) column connections with floor slabs, including two interior and two exterior joints. The objective of this research is to evaluate firstly the composite effect of the steel beam and floor slab commonly used in Taiwan in practice. Secondly, the seismic behavior of new connection details such as the taper flange or larger shear tab in the beam-end is investigated to prevent complete joint penetration welds (CJP) of the girder flanges from the unexpected brittle failure found in the latter after the Northridge earthquake. In addition to the experimental investigation, the development and validation of analytical models for the assessment of the force-deformation behavior of the joint components are also conducted. The slab effect on the shear transfer in the panel zone is investigated as well.     

板与次梁对无粘结部分预应力高强混凝土扁梁柱板边节点抗震性能的影响

通过2个无粘结部分预应力高强混凝土扁梁柱板边节点在低周反复荷载下的拟静力试验,重点研究了板和次梁对扁梁柱板边节点的承载力、延性及耗能能力等抗震性能的影响,发现板和次梁能提高无粘结部分预应力高强混凝土扁梁柱板边节点的抗震性能。     

钢筋混凝土框架结构底部相邻两柱失效的抗连续倒塌性能研究

为研究钢筋混凝土结构在角柱和相邻边柱同时失效情况下的抗连续倒塌性能,采用12点等效均布荷载加载系统,对移除角柱和相邻边柱后的钢筋混凝土梁-板-柱子结构进行PUSHDOWN加载,并对钢筋混凝土子结构的破坏模式、承载能力、变形能力、钢筋局部应变、支座水平位移及边梁扭转变形进行分析。试验结果表明：角柱和相邻边柱同时失效的钢筋混凝土梁-板-柱子结构反应与悬挑板相近,梁与板无法形成有效的压拱机制、悬链线机制或薄膜机制来抵抗连续倒塌的发生。采用有限元软件DIANA建模对试验结果进行了数值模拟分析,证明了数值模型的合理性。采用塑性铰线法对试验屈服荷载和第一极限荷载进行分析,理论分析结果表明,与试验结果相比,塑性铰线法的分析结果偏于保守。     

圆钢管混凝土柱-钢筋桁架组合梁节点抗连续倒塌机制及参数分析

为研究钢筋桁架组合梁对钢管混凝土结构抗连续倒塌性能的影响,采用ABAQUS建立圆钢管混凝土柱-钢筋桁架组合梁节点数值模型,分析中柱失效工况下该类节点的破坏机理和抗力计算曲线,以及钢筋桁架高度、混凝土强度、钢筋强度等主要参数对组合节点抗连续倒塌能力的影响。结果表明:相比钢管混凝土柱-RC组合梁节点,钢筋桁架组合梁节点的梁机制和悬链线机制峰值承载力分别提高了12.5%和10%; 因钢筋桁架在下弦钢筋屈服后上弦钢筋仍可以提供拉力,使得钢梁下翼缘断裂后承载力可以继续提高,表现出良好的抗连续倒塌能力; 钢筋桁架高度和钢筋桁架钢筋强度主要对节点梁机制峰值承载力与极限承载力提升较显著,对悬链线机制峰值承载力影响较小,楼板混凝土强度对节点各阶段的承载力影响较小,并且会降低节点延性; 综合对比分析不同参数下节点的抗力指标和位移延性指标发现,增加钢筋桁架高度和钢筋强度对节点的抗连续倒塌极限承载力具有有利影响,在工程设计和应用中应予以考虑。     

不等肢异形柱框架边节点抗裂承载力研究

为了分析不同柱肢尺寸对节点破坏形态和抗裂承载力的影响,对4个钢筋混凝土不等肢异形柱框架边节点进行了低周反复荷载作用下抗震性能试验研究。试验结果表明:节点的破坏形态、抗裂承载力随着柱肢尺寸不同而发生变化。在分析钢筋混凝土不等肢异形柱节点受力的基础上,提出了异形柱节点抗裂承载力计算公式,应用弹性理论给出了考虑翼缘柱肢影响的异形柱节点核心区截面有效宽度、截面有效高度的表达式。将提出的节点抗裂承载力计算公式与试验结果进行比较,发现两者吻合较好。