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。     

混凝土T形柱框架节点的试验及弹塑性有限元分析

为研究T形节点的抗震性能及节点破坏机理,通过对反复荷载下3组(6个)节点试件的试验,研究梁截面尺寸(截面高度)、轴压比和节点配箍率对节点抗震性能的影响,发现T形柱框架节点在低周期反复荷载作用下的裂缝形式与常规矩形节点的X形交叉裂缝不同,其呈反K形。同时利用有限元分析软件ABAQUS对3组节点试件进行弹塑性模拟分析,并验证T形柱框架节点在低周期反复荷载作用下的裂缝呈反K形。针对此类裂缝提出设计建议,对损伤塑性模型中的主要参数影响机理及取值进行简要说明。     

钢筋混凝土十字形柱框架节点裂缝开展数值模拟研究

基于非线性本构关系的整体式有限元模型,采用弥散裂缝的方法,研究混凝土十字形框架节点在低周反复荷载以及单调荷载作用下的力学性能,展现节点裂缝形成与发展的过程、荷载作用下的应力分布;对十字形柱节点的破坏形态进行分析。结果表明,十字形柱框架可以满足"强柱弱梁"设计原则。     

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。     

梁高对Z形柱梁柱节点区域抗震性能的影响

针对钢筋混凝土Z形截面柱框架节点区域的抗震性能进行了试验研究,分析在不同梁高条件下节点区域受力裂缝的开展规律和破坏特征.在此基础上,建立了有限元数值分析模型,对Z形柱节点区域在低周往复荷载作用下的受力性能进行了分析,重点研究了在不同的梁高情况下节点的延性和节点两侧梁端抗剪承载力等性能.研究结果表明:随着梁高的增加,节点两侧梁端抗剪承载能力显著增加,节点的延性相对有所降低,节点耗能系数呈先增加后降低的趋势.     

不同肢高厚比钢筋混凝土Z形截面柱梁柱节点抗震性能研究

基于钢筋混凝土Z形截面柱梁柱节点的试验结果,运用有限元软件ANSYS对Z形截面柱梁柱节点进行非线性有限元分析,并与试验结果进行对比分析。同时,通过ANSYS对低周反复水平荷载作用下Z形截面柱梁柱节点的受力性能进行数值模拟分析,研究其在不同肢高厚比下的抗剪承载力和延性等受力性能,并验证了不同肢高厚比条件下模拟的抗剪承载力按规范提供的异形柱节点抗剪承载力设计计算建议公式设计是偏于安全的,剪压比最小限制可由0.19适当放宽到0.2。     

配筋形式对框架顶层角节点抗震性能影响试验研究

框架顶层角节点在低周反复荷载作用下梁柱交角将增大或减小。通过6个钢筋混凝土框架顶层角节点在低周反复荷载作用下的受力性能试验，分析了梁上层筋在节点内弯曲锚固长度、节点配箍量、柱筋端部锚固形式及节点内角斜拉筋量等试验参数对角节点的破坏类型、变形特征及强度等抗震性能的影响。试验结果表明：与框架中间层中节点及中间层边节点不同，框架最上层角节点的受力变形不但有剪切变形而且包含弯曲变形成分；梁柱交角增大或减小时，角节点受弯破坏特性表现迥异且节点强度有很大差异；在梁筋锚固充分的前提下，梁柱交角减小时的节点破坏为弯剪破坏，节点强度由柱筋锚固形式、节点配箍量等参数决定；梁柱交角增大时，节点破坏表现为弯曲破坏特征，节点强度受节点箍筋量、节点内角斜拉筋量的影响很大。文中还对中日两国规范节点强度设计值与试验值进行了比较。     

钢筋混凝土分体柱框架边节点抗震性能的试验研究

通过 4根钢筋混凝土分体柱框架边节点在较高轴压比和低周反复水平荷载作用下的试验研究 ,分析了分体柱框架边节点的裂缝出现荷载、最大承载能力、破坏形态及其滞回特性等抗震性能 ;探讨了节点上下层柱全部或部分采用分体柱对框架边节点抗震性能的影响 ;研究了过渡区对分体柱框架边节点受力性能的影响 ;得出了分体柱框架边节点的设计建议     

型钢再生混凝土柱-钢梁组合框架节点受力性能非线性分析

在型钢再生混凝土柱-钢梁组合框架节点拟静力试验基础上,采用ABAQUS有限元软件建立了组合框架节点的数值计算模型,对该组合框架节点在水平荷载作用下的受力非线性行为进行了有限元分析,获取了组合框架节点的破坏过程、破坏形态、应力云图、荷载-位移曲线及荷载特征值,并对节点的承载力计算值与试验值进行了比较,验证了有限元计算模型的合理性,进而分析了有限元拓展参数对组合框架节点受力性能的影响规律。结果表明:有限元计算结果与试验结果吻合较好,该有限元模型能较好地模拟该组合框架节点在水平荷载作用下的受力性能;另外,提高再生混凝土强度或者箍筋强度对组合框架节点的抗剪承载力是有利的,但节点的延性变形能力有所降低;组合框架节点的抗剪承载力随着型钢强度的提高而显著增加,但节点的变形能力变化不大;增加体积配箍率或型钢配钢率可以明显提高组合框架节点的抗剪承载力和变形能力。     

高轴压比高强混凝土短柱力学性能的试验研究

通过 3根高轴压比高强混凝土短柱在低周反复荷载作用下的抗震性能试验研究 ,分析和讨论了高强混凝土框架短柱的裂缝开展过程及分布、钢筋的应变变化规律、箍筋形式及配箍率对高强混凝土框架短柱变形的影响。     

配筋率对混凝土柱侧向抗撞击性能影响的试验研究

通过对钢筋混凝土框架柱在侧向撞击荷载作用下动力响应的试验研究,考察侧向撞击荷载加载速率、纵筋配筋率及箍筋配筋率对钢筋混凝土框架柱破坏形态和侧向承载力等性能的影响。试验结果表明,提高纵筋配筋率可以提高框架柱侧向承载力,加载速率大,提高幅度也大。箍筋间距是框架柱破坏模式的主要影响因素。当箍筋间距较大时,易发生剪切破坏,反之...     

不同配筋率钢筋混凝土柱应变率效应

混凝土是一种率敏感性材料,正确把握应变率效应对钢筋混凝土构件在强震等动力荷载下力学性能的影响,对结构抗震和抗风设计至关重要。采用CEB规范建议的考虑混凝土应变率效应的动力本构关系,运用纤维模型对钢筋混凝土柱在不同加载速率下的动力性能进行了数值模拟。对4个钢筋混凝土柱构件的快速加载试验的试验结果与模拟结果进行比较,结果表明所建立的纤维单元模型能够较好预测混凝土柱恢复力特性,验证了基于动力本构的纤维单元模型的有效性。基于此模型,研究了不同纵向配筋率和体积配箍率对钢筋混凝土柱动力性能的影响,结果表明纵向配筋率和体积配箍率对动力性能的影响呈现出不同的特征。     

核心型钢混凝土柱轴压性能试验研究

为研究核心型钢混凝土(CSRC)柱轴压性能及轴力分配规律,进行了5根CSRC柱和2根钢筋混凝土(RC)柱的足尺轴压静力试验。试验结果表明：CSRC柱的承载力和变形能力随配钢率的增加而明显增加;设置配钢率为2.5%和3.2%的核心型钢,试件轴向承载力可分别提高12.7%和23.4%,试件变形能力分别提高36.0%和33.1%。试件各组成部分所承担的轴力占总轴力的比例随轴向变形的发展呈非线性变化。在弹性阶段,试件各部分承担轴力基本按材料弹模与相应截面积的乘积线性分配;在塑性阶段,混凝土承担轴力占总轴力比例逐渐降低,核心型钢承担轴力占总轴力比例逐渐增大,最大可达40.1%。CSRC柱轴压承载力可采用考虑箍筋约束作用的简单叠加法进行计算。     

锈蚀钢筋混凝土柱基于变形的性能指标研究

采用ABAQUS有限元软件,对按GB 50011-2010《建筑抗震设计规范》和GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》设计的342个锈蚀钢筋混凝土柱进行有限元分析,研究钢筋的锈蚀率、轴压比、剪跨比、配箍率和纵向钢筋配筋率等参数对钢筋混凝土柱变形性能的影响。结果表明：当钢筋的锈蚀率较小时,构件的变形性能受锈蚀率影响不大;当钢筋的锈蚀率达到10%以后,构件的破坏形态发生改变,变形能力急剧退化;随着轴压比的增大,构件的变形能力降低;轴压比较小的构件变形性能受剪跨比影响比轴压比较大的构件明显;随着配箍率和纵向钢筋配筋率的增大,构件的变形能力有所提高;提出了锈蚀钢筋混凝土柱抗震性能等级和性能界限状态的划分方法,以塑性转角作为变形性能指标,对数值计算结果进行统计分析,得到了锈蚀钢筋混凝土柱各性能界限点的塑性转角统计特征值。研究成果可为钢筋混凝土结构全寿命的性能化抗震设计和抗震性能评估提供参考。     

高强混凝土多重复合芯柱抗震性能试验研究

以某地铁站房工程为背景,设计并制作了8个高强混凝土多重复合芯柱试件,选取轴压比、箍筋形式、配箍率为变量,进行低周反复荷载试验研究,分析其破坏过程及形态,系统研究该类多重复合芯柱的滞回性能、骨架曲线、变形能力、刚度退化和耗能能力,应用Park-Ang损伤模型对该类新型混凝土柱的损伤演化规律进行分析,基于性能化设计理念给出高强混凝土多重复合芯柱的损伤指数与破坏程度的对应关系。研究结果表明：高强混凝土多重复合芯柱发生弯剪破坏和剪切破坏;随轴压比增大,峰值荷载增大,但变形性能和延性降低,承载力衰减和刚度退化加快,耗能能力明显减弱;随配箍率增大,芯柱试件滞回环面积增大,延性提高,承载力衰减和刚度退化减缓,耗能能力显著增强;配箍形式对芯柱试件耗能能力影响较大,其中试件C-SC-100和C-DC-100的滞回性能、变形性能、耗能能力明显改善,表明外螺旋内圆和内外双圆箍筋的配箍方式增强了核心区混凝土的约束,从而提高该类芯柱的抗震性能;层间位移角1/50时,各试件损伤指数D为0.17～0.35,均未发生严重破坏,表明该类多重复合芯柱抗震性能较好,复合芯柱最终破坏时的层间位移角为1/29～1/21,且损伤指数均大于1。     

钢筋混凝土框架柱轴压比设计

为深入认识钢筋混凝土框架柱轴压比限值的含义 ,从框架柱的破坏机理、配箍构造等因素出发 ,引伸建立轴压比与变形角、配箍特征值的关系式 ,以便更好理解新修订的《混凝土结构设计规范》(GB5 0 0 1 0— 2 0 0 2 )的具体规定。另外 ,提出高强螺旋箍筋能增加框架柱抗震性能 ,是解决框架柱轴压比问题的有效措施 ,其研究结果对发展应用高强混凝土有实际意义     

水平双向加载下钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

针对双向水平地震作用下钢筋混凝土框架柱的抗震性能,开展了9个钢筋混凝土框架柱的水平双向拟静力试验研究,考察轴压比、体积配箍率、纵筋配筋率以及加载路径对柱抗震性能的影响,对双向加载下柱的受力特点、承载力变化、位移延性和极限侧移角等指标进行分析。结果表明：相对于水平单向加载,双向加载对柱的抗震性能存在显著不利影响：柱的抗弯承载力及极限位移均明显减小,损伤程度明显加重;随加载方式由单向-十字-菱形-方圈变化,相同位移下柱的强度退化与抗弯承载力下降幅度均有所增加。考虑双向受力后,典型技术标准给出的RC框架结构极限层间侧移角限值的安全冗余度显著降低。基于试验结果初步提出结构设计及分析建议：考虑双向水平地震动影响时,框架柱的抗震设计宜适当降低轴压比、增加约束箍筋、适当折减柱的抗弯承载力;采用层间侧移角进行结构倒塌判别时,可取双向地震动作用下结构最大层间侧移矢量的大小作为判别位移,并根据分析性质（结构设计或既有结构分析）选取恰当的极限层间侧移角判断标准。     

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。     

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。