型钢混凝土T形柱-钢筋混凝土板新型节点冲切性能研究

为研究型钢混凝土(SRC)T形柱-钢筋混凝土(RC)板节点冲切性能,对3个T形SRC柱-RC板节点和2个方形SRC柱-RC板节点进行了竖向荷载作用下的冲切破坏试验。试验变量包括板厚、柱截面形状和有无柱帽。试验结果表明,所有试件耗能能力较弱,均发生了脆性冲切破坏。柱截面形状的变化会导致冲切剪应力的分布更为复杂,出现应力集中现象。增加板厚和设置柱帽可以有效提高板柱节点的冲切承载力和残余承载力。此外,采用ABAQUS软件进行了数值模拟分析。数值计算结果和试验结果在荷载-位移响应、混凝土应变和破坏模式方面具有良好的一致性。参数分析结果表明,柱内型钢能发挥对板内钢筋的悬挂作用,改善板柱节点的残余承载力。但配钢率的增加对残余承载力的提升并不明显。T形柱的肢高肢厚比对节点冲切承载力的影响可以忽略,增大柱帽的平面尺寸与截面高度均能够提高节点冲切承载力,相比之下柱帽截面高度对于冲切承载力的影响更为明显。     

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。     

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。     

ALC墙板钩头螺栓连接节点平面外抗冲切试验研究

为了解节点的受力性能,对13块钩头螺栓连接的ALC墙板节点试件进行了平面外荷载试验和有限元模拟。结果表明:对于使用钩头螺栓连接的蒸压加气混凝土墙板,在风荷载平面外吸力或向墙板外侧的水平地震作用下,通过垫片传递荷载,最终形成冲切破坏,整个破坏过程大致可分为开裂前的线性阶段、开裂阶段以及最后的破坏阶段; 抗冲切承载力将随着节点区域横向钢筋数量增加或钢筋间距减小而加大; 墙板厚度可明显影响抗冲切承载力; 配置抗冲切短钢筋是提高抗冲切承载力的有效方式; 节点破坏是沿着垫片四周按一定角度发生的冲切破坏,板长度方向的冲切破坏角在67.23°～71.07°之间变化,平均值为69.35°; 板宽度方向的冲切角在61.67°～68.42°之间变化,平均值为64.89°; 长度方向的冲切角略大于板宽方向,总体较为对称; 设计的试验方法符合钩头螺栓连接的受力特点,通过跨中节点试验与有限元模拟相结合,得到端部节点的抗冲切承载力约为跨中节点抗冲切承载力的73%,可以认为随着节点位置与板端距离的增加,冲切锥体体积及周长将会增大,从而提升冲切峰值荷载。     

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。     

板柱结构防脱落设计方法探讨

防脱落是板柱结构设计中的重要环节。通过范例演示了防脱落设计中钢筋面积取值及计算方法,对比了常规荷载和重荷载作用下板柱结构的防脱落性能,分析了梁板结构的防脱落性能及板柱结构的破坏过程,为避免板柱节点冲切及楼板脱落发生连锁破坏,提出了结构的防脱落承载力除应大于设计荷载下的脱落作用力外,还应大于实际的抗冲切承载力。此外,还分析了楼板冲切及脱落破坏形态。通过合理的构造措施,可有效提高板柱防脱落承载力的安全储备。     

冲跨比对钢筋混凝土板冲切强度的影响

通过改变对冲跨比有直接影响的加载板位置和加载板尺寸,选取集中荷载作用下3块钢筋混凝土双向板进行冲切试验,观察冲切破坏形态,分析加载荷载与中央挠度及钢筋应变的关系,研究加载板尺寸、加载位置对板冲切受力性能的影响。结合前期20块板的冲切破坏荷载,与规范公式计算结果进行对比,对中国、美国、英国和欧盟等规范公式中影响冲切强度的关键参数进行了探讨,尝试推导修正公式。结果表明:钢筋混凝土板冲切强度随着加载板尺寸的增大而增大,偏置荷载作用下试件的冲切强度大于中置荷载作用的冲切强度。相比较其他规范式,试验中所涉及23块板试件的试验值与修正公式计算值最为接近。     

钢筋混凝土叠合双向板受冲切性能试验研究

通过对 13块四边简支叠合双向板在集中荷载作用下的受冲切试验研究 ,分析了试验板的受力工作机理、裂缝、钢筋应变、支座反力特性和板的破坏形态。试验结果表明 :在集中荷载作用下 ,四边简支钢筋混凝土叠合双向板的破坏形态均为无预兆的脆性冲切破坏。据此 ,给出了相应的叠合双向板受冲切承载力建议计算方法     

柱下筏板基础冲切承载力的试验研究

通过大比例室内模型试验,对天然地基土上两块完全相同的筏板分别进行了单独加荷和同步加荷破坏试验,对表现出来的冲切性状进行了研究,得出了集中柱荷载作用下角柱、边柱下筏板冲切破坏实测承载力值,并与规范计算值做了对比。试验表明,类似试验条件下的筏板破坏,验算时的控制截面是冲切破坏截面。增加上部结构刚度和基础刚度及减少筏板差异沉降可使筏板冲切破坏荷载大大提高,从而提高筏板冲切设计安全度。     

板柱节点冲切破坏后受力性能试验研究

完成12个钢筋混凝土板柱节点试件冲切破坏试验,通过改变剪跨比、纵筋配筋率和整体性钢筋布置方式,以期得到能够提高冲切破坏后承载力、避免连续倒塌的构造措施。试验结果表明,纵筋配筋率对承载力影响并不明显,纵筋较早发生锚固失效,对冲切破坏后承载力的贡献非常有限。整体性钢筋能够有效提高残余承载力和冲切破坏后承载力,剪跨比越大效果越明显。在大挠度情况下,整体性钢筋成为冲切锥体和剩余板的唯一连接,依靠整体性钢筋轴力的竖向分量和大挠度形成的力矩来抵抗外部竖向荷载的作用,试件破坏由整体性钢筋断裂或锚固失效控制,通过布置足量的整体性钢筋、提高混凝土强度以及增大钢筋保护层厚度等措施,可进一步提高冲切破坏后承载力。采用规范公式对试件冲切承载力和冲切破坏后承载力进行预测并与试验结果对比表明,预测值相比试验值偏差较大。最后给出了冲切破坏后承载力的建议计算式和构造措施,为我国相关规范的编写提供参考。     

板柱结构体系与板柱节点研究的新进展

板柱结构是一种常用的结构形式,但由于自身抗侧刚度和抗侧承载力较小,节点易受到冲切破坏,尤其在地震作用下的不平衡弯矩会导致节点发生冲切破坏,甚至引起连续性倒塌。本文详细列举了板柱结构的震害实例,分析了主要的破坏原因;进一步介绍了国内外关于板柱结构的整体性能试验和节点抗震研究的新进展,阐述了目前常用的提高节点抗冲切能力措施,包括:配置抗冲切钢筋、提高板底纵筋强度和配筋率、应用钢纤维高强混凝土材料、设置柱帽或托板等,同时阐述了板柱结构在我国实际工程中的应用情况和标准化。最后,提出了板柱结构相关研究和推广应用中存在的问题。     

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。     

钢筋混凝土异形柱框架节点强度的研究

对１２个异形柱（Ｔ形、Ｌ形和十形）和４个矩形柱的足尺板柱节点和梁柱节点试件进行了反复荷载作用下受力过程和破坏特性的试验研究及分析对比。研究表明：在板的正常配筋条件下板柱节点是不会破坏的;四种截面形式柱中Ｌ形截面柱节点的承载力是最低的。通过试验和非线性有限元分析,对异形柱框架梁柱节点的强度提出了计算公式,计算结果和试验结果吻合较好。     

低周反复水平荷载作用下板柱结构的试验研究

介绍了5个1/4缩尺的钢筋混凝土板柱中节点试件在低周反复水平荷载作用下的受力全过程、开裂荷载、最大荷载、破坏荷载以及弯曲破坏和冲切破坏两种破坏形态等,给出了5个试件的滞回环曲线、骨架曲线以及沿板宽的钢筋应变曲线。在理论分析中,根据板在跨度l1的固定端截面处沿板宽l2方向的转角分布要比其他截面平缓的现象,提出了等代梁是变宽度的概念,并给出了等代梁的等效宽度系数α的计算公式,其结果与试验值比较接近。此外,还给出了节点破坏形态的判别公式,并用试验结果进行了验证。研究表明,我国抗震规范规定的等代梁计算宽度是合理的,偏于安全;钢筋混凝土板柱节点的耗能能力很小,抗震性能差。     

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。     

混凝土T形边柱的板柱连接抗震性能试验研究

通过2个大比例T形边柱的板柱连接试件(其中1个试件配置抗冲切锚栓)在竖向荷载和低周反复水平荷载作用下的试验,探讨了T形边柱的板柱连接在模拟地震作用下的裂缝形态、破坏特征、混凝土以及钢筋的应变、滞回特性、位移延性等一系列受力特性。试验研究表明,T形边柱的板柱连接与传统方形边柱的板柱连接除破坏形态有所差异外,其受力性能基本类似,2个试件的极限侧移比都远超过了1.5%的侧移比限值要求,因此在板柱结构中引入T形边柱是可行的;配置抗冲切锚栓可以显著地提高T形边柱的板柱连接的承载能力和延性。此外,根据试验给出了T形边柱的冲切临界面形式,并提出了其类似极惯性矩的计算公式,从而使T形边柱的板柱连接可以应用现行规范的方法进行承载力分析计算,采用该方法的理论分析结果与试验结果符合较好。     

预应力板柱节点抗冲切强度的脱离体模型

采用混凝土双轴应力状态下破坏的修正Mohr—Coulomb准则，建立预应力板柱节点冲切破坏的脱离体模型，考虑预压应力和预应力钢筋曲线对板柱节点抗冲切的有利影响，推导了预应力板柱节点的抗冲切计算公式。与试验数据对比，本文提出的计算公式具有较高的精度。     

钢筋混凝土板柱节点的抗震性能研究

共进行了6个大比例尺板柱节点在竖向荷载和水平反复荷载作用下的试验,在对板柱节点试验结果分析研究的基础上,采用塑性极限方法,对钢筋混凝土板柱节点在冲切力和不平衡弯矩共同作用下的承载能力进行了研究,推导出板柱节点抗冲切和抗弯强度相关方程,并简化为实用计算公式。与本文作者和国内外有关试验数据的比较表明,本文提出的计算公式具有较高的精度。     

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。     

混凝土十字形中柱的板柱连接抗震性能试验研究

通过两个大比例十字形中柱的板柱连接试件(其中一个试件配置抗冲切锚栓),在竖向荷载和低周反复水平荷载作用下的试验,探讨了十字形中柱的板柱连接在模拟地震作用下的裂缝形态、破坏特征、混凝土以及钢筋的应变、滞回特性、位移延性等一系列受力特性。试验研究表明,十字形中柱的板柱连接与传统方形中柱的板柱连接受力性能类似,两个试件的极限侧移比都远超过了1.5%的侧移比限值要求,因此在板柱结构中引入十字形柱是可行的;配置抗冲切锚栓可以显著地提高板柱连接的承载能力和延性。此外,根据试验给出了十字形中柱的冲切临界面形式,并提出了其类似极惯性矩的计算公式,从而使十字形中柱的板柱连接可以应用现行规范的方法进行承载力分析计算,采用该方法的分析结果与试验结果符合较好。