大型厂房钢筋混凝土框排架结构中异型节点的抗震性能和设计方法研究

针对大型厂房框排架结构中通常存在变梁变柱异型节点的实际情况,进行4个1/5比例异型中节点伪静力试验研究及含有该类节点整体结构的试验,分析大小梁相对刚度、大小核心面积及小核心与柱配箍率等因素对该类节点破坏模式的影响。研究结果表明:该类节点初裂荷载、极限荷载较常规节点显著降低,通裂阶段与极限阶段非常接近,易发生小核心剪切破坏和柱端剪切破坏等两种破坏模式。采用约束机理对小核心剪切破坏进行分析并提出承载力计算方法;对于柱端剪切破坏应采用限制大梁底部纵向钢筋的方法予以避免。提出采用大小梁端弯矩比为参数区分不同类型的破坏模式,为该类异型节点合理设计提供了依据。     

空间异型边节点抗震性能试验及破坏机理研究

进行含有变柱高梁异型边节点的钢筋混凝土框排架结构拟动力试验,研究该类节点的工作性能及破坏过程,对节点箍筋、纵向直交梁、偏心轴向力等因素对该类节点承载力及破坏模式的影响进行分析,并采用桁架机理探讨了该类节点的破坏机理。研究结果表明,该类节点在“强震”下易发生剪切破坏,提出采用限制大梁底部纵向钢筋的配筋率方法来保证该类节点的安全,可供设计时参考。     

钢筋混凝土框架变梁异型节点的有限元分析

运用通用有限元分析软件ANSYS,对变梁异型节点在梁端施加正反对称荷载作用时,节点区内混凝土的裂缝发展和破坏形态进行分析,由分析结果可以看出,节点区内裂缝发展都经历初裂、通裂、极限和破坏四个阶段,且随着梁高差的不断加大,变梁异型节点以小核芯区剪切破坏为主。     

一种新型变梁截面异型节点抗震性能研究

为进一步优化变梁截面异型节点的抗震性能,设计制作了一个新型变梁截面异型节点,即PVA-ECC柱-钢筋混凝土梁异型节点,同时制作了一个普通钢筋混凝土变梁截面异型节点作对比,进行了拟静力试验。对比分析了二个试件在水平低周往复荷载作用下的承载能力、滞回曲线、刚度退化、耗能性能以及裂缝发展情况与破坏模式。试验结果表明:在相同配筋下,PVA-ECC柱-钢筋混凝土梁异型节点发生梁端塑性铰破坏,而普通变梁截面异型节点发生柱端塑性铰破坏。在全柱身使用PVA-ECC材料,可以在一定程度上提高变梁截面异型节点的承载力、延性、耗能能力,改善变梁截面异型节点的刚度退化现象,有效提高变梁截面异型节点的抗震性能。     

火电厂主厂房型钢混凝土混合结构异型中节点抗震性能试验研究

火电厂主厂房型钢混凝土混合结构中存在由于错层、变梁变柱截面引起的异型中节点,选取5个代表性节点进行1∶5缩尺拟静力试验,研究该类节点的滞回性能、耗能能力、延性、刚度退化以及承载能力。研究结果表明：受强梁弱柱特性的影响,4个型钢混凝土异型中节点主要发生不利于抗震的柱端塑性铰破坏,而钢筋混凝土异型中节点由于梁柱刚度比较大主要发生核心区剪切破坏;大小梁错层高度对型钢混凝土异型中节点的承载力、延性性能与刚度特性均有一定的影响,但规律并不明显;型钢混凝土柱-钢筋混凝土梁异型中节点的耗能能力强于钢筋混凝土异型中节点,但受破坏模式的影响,其承载能力、延性与刚度等均低于钢筋混凝土异型中节点;相比采用钢筋混凝土梁的型钢混凝土异型中节点,采用型钢混凝土梁的型钢混凝土异型中节点的开裂荷载高,初始刚度较大,但承载力、延性与耗能能力并未得到明显提高。     

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。     

型钢混凝土异型边节点承载力计算方法分析

通过SRC异型边节点的低周反复加载试验,描述了该类节点的破坏过程:初裂、通裂、极限和破坏;通过该类节点的有限元非线性分析,研究其破坏形态。通过试验和有限元结果的综合分析,归纳出该类节点的破坏形态,并根据不同的破坏形态,提出SRC异型边节点相应的承载力计算方法,以期为该类边节点的实际设计提供参考。     

世博会主题馆预应力混凝土梁-钢骨变截面劲性柱节点设计及试验研究

为研究预应力混凝土梁-钢骨变截面劲性柱节点的破坏特征及受力性能,进行了4个模型试件的低周反复荷载试验。观察了各节点的受力过程及破坏形态,并分析了试件的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、承载能力和延性等力学特性。结果表明：预应力混凝土梁-钢骨变截面劲性柱节点典型破坏形态是梁端弯剪破坏,该类节点的延性与混凝土梁柱节点相似,位移延性系数为2.0,柱内钢骨可提高节点的承载能力及刚度;柱内钢骨变截面可有效改善节点的延性性能,而对承载能力没有影响;节点处混凝土的浇筑质量对节点的整体受力性能影响较大。最后对该类节点给出了设计及施工建议。试验研究成果可为预应力混凝土梁-钢骨变截面劲性柱节点工程研究及应用提供参考。     

RC框架变梁变柱中节点承载力研究

本文分析了梁柱截面尺寸、节点配箍率、轴压比等因素对变梁变柱中节点承载力的影响。变梁变柱中节点通裂发生在大核心区,最终形成大核心破坏。该类节点抗震承载力较常规节点劣化,核心区通裂荷载约为91%极限荷载。变梁变柱中节点大核心对小核心具有约束作用,本文建立了约束系数ξ的计算表达式,在此基础上提出包含系数ξ的异型中节点抗剪承载力计算公式。     

钢筋混凝土框架变梁中节点抗震性能试验研究

完成了10个1/3缩尺钢筋混凝土框架变梁中节点试件的低周反复荷载试验,分析了变梁中节点的破坏形态、刚度退化和滞回耗能等力学性能,研究了梁柱尺寸变化、轴压比、配箍率等参数对该类节点抗震性能的影响。研究结果表明：变梁中节点初裂出现在小梁与上柱组成的小核心区,最终破坏区域主要发生在大梁与下柱组成的大核心区;变梁中节点通裂荷载与极限荷载比较接近,变梁中节点大、小梁端滞回曲线差别显著,大梁滞回曲线呈反S形,小梁滞回曲线呈较为饱满的弓形,小梁截面尺寸变化对试件的抗震性能影响显著;变梁中节点的强度衰减、刚度退化明显,耗能能力较差,按常规节点设计构造的变梁中节点不能满足刚性节点的要求。     

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。     

钢筋套筒挤压连接装配整体式梁柱中节点抗震性能试验研究

为研究钢筋套筒挤压连接的装配整体式叠合梁-预制柱中节点的抗震性能,进行了2个装配整体式中节点和1个现浇中节点试件的拟静力试验,观察其破坏现象,研究其滞回性能、承载力、变形能力及钢筋应变发展过程。结果表明：所设计的核心区剪切破坏和梁端弯曲破坏节点均实现了预期的破坏形态;核心区剪切破坏的装配整体式梁柱节点与现浇对比节点的破坏过程、裂缝分布基本一致,滞回曲线、承载力、刚度、变形、耗能等性能指标基本相同;核心区剪切破坏、梁端弯曲破坏的装配整体式梁柱中节点的承载力试验值与相应的规范公式计算值的比值分别为1.62、1.31,等效极限层间位移角分别为1/26和1/27;试验结束后,凿开混凝土发现套筒没有出现裂纹,钢筋在套筒内未见滑移,套筒挤压接头可有效传递钢筋拉、压力。     

钢管混凝土斜柱抗剪环-环梁节点受力性能试验研究

进行了7个按实际工程2∶3比例缩尺、75°倾斜的钢管混凝土斜柱抗剪环-环梁节点试验。其中5个试件采用单调方式加载,2个试件采用低周反复方式加载。试验过程中,对环梁截面上、下环筋,环梁箍筋以及纵梁纵筋的应变分布及大小进行了量测,记录了试件的荷载-位移曲线。改变试件环梁环筋与纵梁纵筋的比例,改变环梁箍筋形式及加配特殊构造钢筋等措施,对斜柱抗剪环-环梁节点的宏观受力机理、最终破坏形态、受力性能及其影响因素等进行了分析研究。试验结果表明,通过对环梁合理配筋构造,抗剪环-环梁节点能够有效地传递框架梁端的弯矩和剪力;无论最终破坏发生在框架梁端还是环梁内,试件都能达到所要求的承载能力和延性;加大环梁截面高度与纵梁截面高度的比例,可将试件破坏时混凝土的压碎区由环梁斜裂缝下端转移到纵梁端下部,从而形成纵梁端发生弯曲破坏的理想破坏模式。     

CFRP加固RC梁-板-柱框架中节点抗震性能试验研究

试验中设计了考虑楼板和正交梁的足尺钢筋混凝土框架中节点,对其进行拟静力试验,研究柱端、梁端采用CFRP加固对梁-板-柱中节点抗震性能和破坏模式的影响。分析了节点的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、耗能、位移延性、刚度退化及节点核心区剪切变形等。结果表明：由于楼板和正交梁的影响,未加固节点呈现“强梁弱柱”的柱铰失效模式;采用CFRP仅加固柱端或同时加固柱端及梁端,对节点承载力影响较小,但可有效提高节点的位移延性和耗能能力,使中节点的破坏模式由柱铰机制转为“强柱弱梁”的梁铰机制,仅采用CFRP加固柱端的方法效果更好;由于正交梁的存在,节点核心区在较大位移水平下未出现明显的剪切破坏。     

Investigation of the interior RC beam-column joints under monotonic antisymmetrical load

The paper presents numerical findings of reinforced concrete interior beam-column joints under monotonic antisymmetrical load. The finite element models considered compression and tension damage were calibrated by test results in terms of the load-displacement, failure modes, and strains of longitudinal steel. The emphasis was put on studying the effects of hoop reinforcement ratio in joint core and the axial compression ratio on the responses of the joints. The results show that, in addition to the truss and strut-and-tie mechanisms, the confinement mechanism also existed in the joint core. A certain amount of stirrup is not only able to enhance the confinement in joint core, undertake a part of shear force and thus to increase the shear capacity, prevent the outward buckling of steel bars in column, improve the stress distribution in joint core, delay cracking and restrain the propagation of cracks, but also to increase the yield load, decrease the yield displacement of beam and improve the joint ductility. However, excessive horizontal stirrups contribute little to the joint performance. In a certain range, larger axial compression ratio is beneficial for the joint mechanical behavior, while it is negative when axial compression ratio is too large.     

装配整体式混凝土梁受剪性能试验及有限元分析

梁构件是装配式结构的重要组成部分,为研究其受剪性能,对6个不同结合面形式、不同剪跨比的装配整体式混凝土梁和2个现浇混凝土梁试件进行简支梁静载试验,分析其裂缝发展和破坏形态、钢筋应力应变关系、跨中挠度、延性和抗剪承载力。结合试验,使用ABAQUS建模,对剪跨比和装配式结构结合面企口长度等因素进行拓展。试验结果及有限元分析表明:装配整体式混凝土梁能够达到普通现浇梁的强度,梁的承载力、延性得到提高;装配式梁剪跨比提高,极限承载力降低;结合面形式对极限承载力的影响与梁的破坏形态有关。     

底部预留后浇区钢筋搭接的装配整体式剪力墙抗震性能试验研究

通过在预制剪力墙底部预留混凝土后浇区，上、下层墙体竖向分布钢筋在此区域内搭接连接，在此区域外支腿范围内的纵向钢筋采用套筒灌浆连接，形成装配整体式剪力墙结构。为研究该类剪力墙的抗震性能，设计了5组共15片装配整体式足尺剪力墙，对其进行拟静力试验。研究表明：装配整体式剪力墙为典型的弯剪破坏模式；底部预留混凝土后浇区上方的水平接缝和墙底水平接缝开裂并贯通，在试验过程中竖向接缝未开裂，当轴压比较大或剪跨比较小时，底部后浇区角部混凝土会产生压溃或剥落现象；装配整体式剪力墙的破坏模式以及滞回特征、承载力、延性、刚度退化情况等指标与对应的现浇试件基本一致，水平承载力相差不超过5.7%，位移延性系数不低于4.1，极限层间位移角均在1/87以上，呈现良好的整体性能和抗震性能。