新型钢管混凝土板柱节点抗冲切性能的试验研究

为了克服普通钢管混凝土板柱节点构造复杂的缺点,提出一种全新的节点区柱钢管不连通式钢管混凝土柱-平板节点,并做了8个试件进行抗冲切性能的试验研究。试验结果表明,钢管混凝土板柱节点的开裂荷载、刚度、抗冲切承载力比相同配筋的钢筋混凝土板柱节点略低,但抗冲切承载力试验值大于规范公式的计算结果。     

带抗剪锚栓板柱节点抗冲切性能分析与优化设计

配置抗剪锚栓是提高板柱节点的抗冲切性能与变形性能的有效手段,为研究抗剪锚栓对板柱节点抗冲切性能的影响规律,对带抗剪锚栓板柱节点抗冲切承载力的计算方法进行对比,建立了带抗剪锚栓板柱节点抗冲切性能分析的1/4结构模型,考虑不同锚栓高度、锚栓半径、锚栓布置方式、锚栓间距、锚栓强度等参数对板柱节点抗冲切性能与变形性能的影响.结果 表明:增加锚栓高度、锚栓半径、锚栓强度、增加斜向锚栓(非正交方向)、减小锚栓间距均能提高板柱节点抗冲切承载力和延性性能,反之则降低,其中斜向锚栓(非正交方向)数量变化所产生的影响最为明显.提出了板柱结构中抗剪锚栓布置的优化设计建议,并给出合理的参数取值范围.     

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。     

现浇箱形空心混凝土板柱节点受冲切承载力计算

采用夹层板理论推导了钢筋混凝土箱形空心板柱中节点在竖向剪力作用下的抗冲切承载力计算公式,分析了影响箱形空心板抗冲切的主要影响因素;与国内外的有关数据比较表明,计算公式具有较高的精度,可以在实际工程中应用。     

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。     

基于ABAQUS的钢筋混凝土板柱边节点有限元分析

简述了钢筋混凝土板柱边节点在ABAQUS中的建模过程,对该板柱边节点模型进行了单调加载下的有限元分析,通过非线性有限元分析结果与板柱边节点试验结果的对比,验证了有限元分析的可行性,研究了混凝土强度、板纵筋强度和抗冲切钢筋配筋率等因素对板柱边节点受力性能的影响。     

基于修正压力场理论的钢筋混凝土板抗冲切承载力计算

从修正压力场理论(MCFT)出发,建立钢筋混凝土(RC)板抗冲切承载力的计算模型,提出板的抗冲切承载力计算式。使用该计算式对109个钢筋混凝土板抗冲切试验结果进行验算,所得计算结果与试验结果吻合较好。并根据试验数据,借鉴欧洲混凝土结构设计标准EC 2,考虑配筋率对抗冲切承载力的影响,对该计算式进行改进,改进式的计算结果与试验结果吻合良好。     

钢筋混凝土板柱边节点抗震性能试验研究

对3个配置抗冲切箍筋的钢筋混凝土板柱边节点进行低周反复荷载作用下的抗震试验研究,分析了板柱边节点的破坏过程和破坏形态,并对配置抗冲切箍筋的板柱边节点的抗震性能进行了评价。试验结果表明:配置抗冲切箍筋的板柱边节点可以达到中等延性水平,变形能力满足规范要求。配置抗冲切箍筋较配置拉筋的板柱节点抗震性能好,且加密抗冲切箍筋能较好地抑制板筋平面外屈曲。     

钢筋混凝土板柱节点受冲切承载力计算方法分析

钢筋混凝土板柱节点受冲切承载力是目前板柱结构存在的突出问题,对确保此类结构的安全性至关重要。在国内外大量研究的基础上,回顾了国内外学者提出的板柱节点受冲切承载力模型理论的发展过程,重点阐述了桁架模型、临界剪切裂缝理论、塑性理论、切向应变理论和临界截面应变理论等。针对板柱节点受冲切承载力的几种典型计算方法,深入分析了混凝土强度、板有效高度、配筋率、纵筋屈服强度和柱边长等参数对板柱节点受冲切承载力的影响,并利用试验数据分析了各种计算方法的适用性及局限性,提出对板柱节点受冲切承载力计算方法的认识并阐述其发展方向。     

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。     

基于分层壳模型的无粘结预应力板柱结构抗冲切性能分析

无粘结预应力板柱结构形式简便、施工效率高,但其节点受力复杂、破坏机理仍有待深入研究。提出采用分层壳模型对该结构节点进行抗冲切性能分析,通过对5个试件进行分层壳模型建模计算和变形分布分析,得出计算结果与试验结果吻合较好,验证了分层壳模型及关键参数的合理性。同时,考虑了预应力筋布筋方式、有效预应力大小和混凝土强度等参数变化对节点抗冲切性能的影响,研究表明:预应力筋布置在靠近板柱节点位置应力增长最快,发挥作用最显著,增大有效预应力和混凝土强度可以提高抗冲切性能。     

板柱节点配置型钢剪力架对受弯和直剪承载力的影响分析及设计改进

钢筋混凝土板柱节点配置型钢剪力架可提高冲切抗力,同时也增强柱上板带支座负弯矩区的抗弯承载力。如不恰当处理,该增强效果将与“强柱弱梁”抗震设计原则矛盾。本文提出改变型钢的截面形式且尽量靠近板底布置,实现不影响型钢剪力架抗冲切性能且减小其对弯曲承载力贡献的目的。为定量分析,考虑柱距和覆土厚度两个参数,设计10种典型工况的地下车库板柱节点。计算表明,在满足抗冲切性能前提下,改进设计的型钢剪力架对抗弯承载力的贡献百分比平均为17%,而传统设计中该值为40%,改进后该贡献百分比显著降低。建议通过适当增配柱纵筋增大柱抗弯承载力,实现“强柱弱梁”。此外,还提出型钢剪力架可提高“板-柱界面”处板的直剪抗力的新认识,针对10种工况计算了型钢剪力架对直剪承载力的贡献。     

板柱节点极限承载力计算及国内外规范比较

为研究钢筋混凝土板柱结构中节点的极限承载力计算方法,基于回归分析法提出了不配置和配置抗冲切元件的板柱节点极限承载力计算方法,并对比分析了我国规范(GB 50010—2010)、建议计算方法与国外规范的差异。结果表明:与国内外261个试件极限承载力试验值对比可知,考虑配筋率影响的建议方法计算值与试验值吻合较好;与国外规范相比,我国规范在两类板柱节点极限承载力计算中,均偏于保守;当配筋率在2. 50%时,对于不配置或配置抗冲切元件的板柱节点,建议计算方法计算值分别为我国规范计算值的2. 15倍和1. 61倍。建议计算方法的计算值在与国内外同类规范的对比中处于中等水平,兼顾了结构的安全性和经济性,可为板柱节点的工程设计提供参考和依据。     

偏心荷载作用下中柱节点冲切破坏后受力性能试验研究

通过在加载柱头施加偏心荷载来模拟板柱结构局部节点失效后相邻节点在附加剪力和不平衡弯矩共同作用下的受力工况,对中柱节点冲切破坏前、后的试验现象及试验结果进行对比分析;此外,试验还选取纵向钢筋配筋率、穿柱钢筋布置方式为研究参数,对偏心荷载作用下板柱节点抗冲切以及冲切破坏后的受力性能和破坏机理进行研究;最后,采用规范计算公式对试件承载力进行预测并与试验结果进行对比。研究成果可为板柱结构抗连续倒塌设计提供参考。     

板柱边节点抗震性能研究

钢筋混凝土板柱结构在水平作用和竖向荷载的共同作用下,节点除了要传递竖向剪力外,还要传递不平衡弯矩,特别是对于板柱边节点,即使不存在水平作用,由于不对称,在自身重力作用下也会产生不平衡弯矩。目前对板柱节点的研究多数集中在内柱节点连接区,边柱节点连接区的研究则很少。本文在板柱边节点中应用一种抗冲切钢筋的新形式,抗冲切锚栓,来研究配置抗冲切钢筋的板柱边节点的抗震性能,共进行了3个在自重和不平衡弯矩共同作用下的板柱边节点试件的试验研究以及有限元分析,得到以下主要结论：配置抗冲切锚栓可以显著提高板柱边节点的承载能力、变形能力以及抗震性能;完成的2个配置抗冲切锚栓的板柱边节点的变形能力满足中国现行规范要求,耗能性能与一般梁柱节点接近,试件达到了中等延性水平。     

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。     

ECC/RC空心楼盖板柱节点抗冲切性能

针对工程水泥基复合材料（ECC）用于板柱结构柱周围局部实心区域形成的ECC/RC空心楼盖板柱节点,可减少结构本身自重,充分发挥ECC材料高强度、高延性和抗剪性能好等特点,以ECC强度、ECC面积、暗梁为参数,对ECC/RC空心楼盖板柱节点进行抗冲切性能数值分析研究。结果表明:ECC材料可显著提高空心楼盖板柱节点的抗冲切承载力和刚度,改善节点的变形能力和耗能能力,但未改变节点的破坏形态,节点仍发生冲切破坏;节点的抗冲切承载力随着ECC强度和ECC面积的提高而增大;当节点仅使用一种增强方式时,暗梁和ECC材料的抗冲切承载力分别为普通混凝土的1.26倍和1.15倍;与暗梁相比,ECC材料对节点抗冲切承载力的提高效果更明显;与同时使用ECC材料和暗梁的节点相比,当节点仅使用ECC材料时,增大ECC面积对节点抗冲切承载力的提高效果更为明显;在进行空心楼盖板柱结构设计时,建议同时使用暗梁和ECC材料,保证节点有较高极限承载力的同时,兼顾良好的变形能力和耗能能力。     

无腹筋板柱节点抗冲切承载力计算研究

以国内外既有方形中柱节点试验数据作为评估样本,对比分析国内外设计规范关于板柱节点抗冲切承载力计算和规定的差异。基于对样本的回归分析,提出形式简单的无腹筋板冲切承载力建议计算公式,结果表明,预测值与样本吻合较好。最后提出了无腹筋板柱节点抗冲切承载力的建议计算公式,为我国相关规范的编写提供参考。     

抗冲切钢筋对板柱中节点抗震性能的影响

为研究抗冲切钢筋和暗梁对板柱节点抗震性能的影响,进行了5个低周往复荷载作用下的板柱节点试验,其中,1个试件无抗冲切钢筋,另外4个试件分别配置螺旋箍筋、四肢箍筋、八肢箍筋和栓钉。对各试件的裂缝发展特征、破坏形态、滞回性能、不平衡弯矩承载力和延性性能等进行了分析。试验结果表明:配置抗冲切钢筋试件的不平衡弯矩承载力和延性性能较无抗冲切钢筋试件分别提高13%～48%和68%～198%;合理设计暗梁能明显提高试件的整体抗震性能,配置四肢箍筋的试件能满足中国规范的抗震性能需求,且较采用八肢箍筋的试件更经济。总结和分析已有试验数据发现,中国规范对于配置抗冲切钢筋板柱节点的计算结果与试验结果整体较吻合,但离散度偏高。     

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。