考虑应变率效应的钢筋混凝土框架节点抗震性能试验研究

通过对钢筋混凝土框架梁柱节点组合体抗震性能试验,研究加载速度对节点组合体承载力和破坏形态的影响规律。研究结果表明:梁端位移加载速率分别为0.4、4、40 mm/s时,节点核心区的应变率数量级分别为10-5、10-4和10-2;随着加载速率的提高,节点组合体破坏更为严重,裂缝分布更为集中;相对拟静态加载试验,快速加载时节点组合体在破坏前的耗能增加;加载速率的提高对节点组合体屈服荷载的影响不明显,但是极限荷载稍有增大,而极限荷载后的节点组合体承载能力和刚度退化较快;快速加载时,在本文所采用的轴压比范围内,其变化对节点组合体的承载力影响不大,然而随着轴压比的提高,核心区混凝土的裂缝宽度逐渐减小;将材料动态强度直接应用于拟静态计算模型得到的节点受剪承载力高于试验结果,表明这种直接计算方法偏于不安全。     

应变率对钢筋混凝土梁柱中节点动态性能影响的试验研究

受材料率敏感性的影响,钢筋混凝土构件具有率敏感效应。对三个钢筋混凝土梁柱中节点组合体抗震性能试验,采用位移控制方式加载,研究节点组合体裂缝发展、承载能力、变形能力等随加载速率的影响规律。研究结果表明:不同应变率作用下,节点组合体均发生弯剪破坏,但应变率提高后,节点组合体内的裂缝数量减少,裂缝分布更集中;节点组合体承载能力随应变率的提高而增大,受钢筋动态强度的影响,节点组合体屈服荷载较极限荷载增长更明显;相对低应变率作用,高应变率作用下节点组合体在破坏前的耗能增加;应变率提高后,节点组合体的刚度增大,但由于惯性力的影响,超过一定范围后,其刚度退化加剧,应变率提高对试件的刚度有不利影响;应变率提高后,黏结滑移更明显,但节点组合体的变形能力没有减弱。     

考虑应变率效应的钢筋混凝土框架节点抗震性能试验研究

通过对钢筋混凝土框架梁柱节点组合体抗震性能试验，研究加载速度对节点组合体承载力和破坏形态的影响规律。研究结果表明：梁端位移加载速率分别为0.4、4、40 mm/s时，节点核心区的应变率数量级分别为10^-5、10^-4和10^-2；随着加载速率的提高，节点组合体破坏更为严重，裂缝分布更为集中；相对拟静态加载试验，快速加载时节点组合体在破坏前的耗能增加；加载速率的提高对节点组合体屈服荷载的影响不明显，但是极限荷载稍有增大，而极限荷载后的节点组合体承载能力和刚度退化较快；快速加载时，在本文所采用的轴压比范围内，其变化对节点组合体的承载力影响不大，然而随着轴压比的提高，核心区混凝土的裂缝宽度逐渐减小；将材料动态强度直接应用于拟静态计算模型得到的节点受剪承载力高于试验结果，表明这种直接计算方法偏于不安全。     

考虑应变率效应钢筋混凝土梁柱节点受力性能有限元分析

受材料率敏感性的影响,钢筋混凝土构件具有率敏感效应,其刚度、承载力在不同应变率水平下均有所不同。基于试验结果,考虑应变率效应对钢筋混凝土梁柱节点受力性能的影响,通过有限元分析软件ABAQUS,采用混凝土损伤塑性模型以及考虑强化的钢筋双折线模型,进行了不同加载速率下梁柱节点受力性能的有限元分析。分析结果表明:采用混凝土损伤塑性模型,可以有效地模拟钢筋混凝土梁柱节点在快速加载情况下的应变率效应,数值分析得到的梁端荷载-位移骨架曲线以及节点组合体快速加载情况下的承载力与试验结果基本吻合;快速加载下,受混凝土和钢筋率敏感性的影响,钢筋混凝土梁柱节点组合体的承载力得到提高;在屈服荷载之前,有限元分析得到的梁柱节点组合体刚度略高于试验值。     

不同轴压比下预制装配式部分钢骨梁柱节点动力性能研究

考虑约束效应、强度退化及应变率效应,运用ABAQUS有限元分析软件,建立了预制装配式部分钢骨钢筋混凝土（PPSRC）梁柱节点力学性能有限元分析模型,通过试验结果验证该模型的有效性,采用验证后的有限元模型,研究了不同轴压比下PPSRC梁柱节点的动态力学性能。研究表明,提出的有限元分析模型可较好地预测PPSRC梁柱节点的力学性能。受应变率效应的影响,动态荷载作用下轴压比对PPSRC梁柱节点的承载力影响不大,PPSRC梁柱边节点的承载力随轴压比的提高无明显变化,轴压比提高后,PPSRC梁柱中节点的屈服承载力和极限承载力略有增大,但较大位移水平下,轴压比高的PPSRC梁柱中节点,其承载力退化更加明显;相同位移水平下,正向加载时的刚度始终大于反向加载时的刚度,轴压比提高后,PPSRC梁柱节点的刚度增大,但较大位移水平下,轴压比高的PPSRC梁柱节点,其刚度退化更加明显;轴压比对PPSRC梁柱节点的延性性能无明显影响;轴压比提高后,PPSRC梁柱节点的耗能能力提高。     

钢纤维混凝土及扁梁宽度对扁梁柱节点抗震性能的影响

根据4个扁梁柱节点在低周反复荷载作用下的试验,分析了扁梁宽度和钢纤维对节点的破坏形态、受力机理、初裂承载力、极限承载力、节点刚度及抗震性能的影响.研究表明采用钢纤维混凝土,可以改善构件的破坏形态,提高构件的初裂承载力、极限承载力、节点刚度、延性和耗能能力;不同宽度的扁梁与柱的节点具有不同的破坏形态和受力机理,其刚度和抗震性能也有差别;宽扁梁柱节点的外核心区混凝土对初裂承载力和极限承载力有一定的贡献;CEB-FIP规范给出的扁梁宽度限值比较合理.     

高强钢筋高强混凝土空间梁柱组合体抗震性能试验与恢复力模型研究

为研究高强钢筋高强混凝土(HRC)空间梁柱组合体的抗震性能,对8根足尺的HRC空间梁柱组合体进行了多维低周反复加载试验研究,主要设计变化参数为轴压比、并筋根数和加载规则等.研究了空间梁柱组合体的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、延性和耗能能力等,并基于试验建立了 HRC空间梁柱组合体的恢复力模型.试验研究结果表明:按照现行规范设计的空间梁柱组合体在空间荷载作用下均出现了节点剪切破坏;提高轴压比能够增大梁端的峰值荷载,但同时组合体的延性降低,耗能能力减弱,刚度退化加重;三种加载规则中,加载规则1(主梁端和直交梁端同步加载)下试件的破坏特征与地震作用下节点的破坏特征吻合最好,但其承载能力和延性也最差;相对于单筋布置方式,并筋布置方式的组合体延性显著降低.依据试验研究结果,建立了考虑刚度退化、强度退化和捏缩效应的三折线定点指向型恢复力模型,该模型计算结果与试验结果吻合较好,模型可为实际工程结构进行弹塑性地震反应分析提供参考.     

高强钢筋高强混凝土空间梁柱组合体抗震性能试验与恢复力模型研究

为研究高强钢筋高强混凝土(HRC)空间梁柱组合体的抗震性能,对8根足尺的HRC空间梁柱组合体进行了多维低周反复加载试验研究,主要设计变化参数为轴压比、并筋根数和加载规则等.研究了空间梁柱组合体的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、延性和耗能能力等,并基于试验建立了 HRC空间梁柱组合体的恢复力模型.试验研究结果表明:按照现行规范设计的空间梁柱组合体在空间荷载作用下均出现了节点剪切破坏;提高轴压比能够增大梁端的峰值荷载,但同时组合体的延性降低,耗能能力减弱,刚度退化加重;三种加载规则中,加载规则1(主梁端和直交梁端同步加载)下试件的破坏特征与地震作用下节点的破坏特征吻合最好,但其承载能力和延性也最差;相对于单筋布置方式,并筋布置方式的组合体延性显著降低.依据试验研究结果,建立了考虑刚度退化、强度退化和捏缩效应的三折线定点指向型恢复力模型,该模型计算结果与试验结果吻合较好,模型可为实际工程结构进行弹塑性地震反应分析提供参考.     

高强钢筋高强混凝土空间梁柱组合体抗震性能试验与恢复力模型研究

为研究高强钢筋高强混凝土(HRC)空间梁柱组合体的抗震性能,对8根足尺的HRC空间梁柱组合体进行了多维低周反复加载试验研究,主要设计变化参数为轴压比、并筋根数和加载规则等.研究了空间梁柱组合体的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、延性和耗能能力等,并基于试验建立了 HRC空间梁柱组合体的恢复力模型.试验研究结果表明:按照现行规范设计的空间梁柱组合体在空间荷载作用下均出现了节点剪切破坏;提高轴压比能够增大梁端的峰值荷载,但同时组合体的延性降低,耗能能力减弱,刚度退化加重;三种加载规则中,加载规则1(主梁端和直交梁端同步加载)下试件的破坏特征与地震作用下节点的破坏特征吻合最好,但其承载能力和延性也最差;相对于单筋布置方式,并筋布置方式的组合体延性显著降低.依据试验研究结果,建立了考虑刚度退化、强度退化和捏缩效应的三折线定点指向型恢复力模型,该模型计算结果与试验结果吻合较好,模型可为实际工程结构进行弹塑性地震反应分析提供参考.     

布置阻尼器的现浇与预制装配式框架梁柱组合体抗震性能试验研究

为研究安装有扇形铅黏弹性阻尼的现浇和预制混凝土框架梁柱组合体试件抗震性能的差异,对这两种梁柱组合体试件进行了低周反复加载试验,对比研究了两者的破坏模式、滞回耗能性能、承载能力、位移延性、承载力退化、节点核心区钢筋应变和受剪承载力.结果表明:扇形铅黏弹性阻尼器改变了预制试件的受力模式,使其梁端塑性铰外移,减缓和控制了节点核心区裂缝开展,保护了节点;减震试件的滞回曲线饱满,塑性变形能力强,刚度和承载力退化曲线也较为平缓,提高节点抗震能力;预制试件抗震性能与现浇试件基本相同,实现了阻尼器改善预制框架节点抗震性能目标.     

不同加载速率下钢筋混凝土梁力学性能试验研究

利用MTS电液伺服试验系统对钢筋混凝土梁进行不同加载速率下的力学性能试验,采用位移控制的单调加载方式,加载速率分别为0.1mm/s、0.5mm/s、1.0mm/s、5.0mm/s和10.0mm/s,研究加载速率对钢筋混凝土梁力学性能的影响,分析加载速率对钢筋混凝土梁破坏形式、荷载-变形曲线的影响,及加载速率对钢筋混凝土梁的开裂、极限、破坏荷载,开裂、极限、破坏位移以及延性和耗能能力的影响。结果表明：随着加载速率的提高,钢筋混凝土梁的裂纹分布更加均匀,且宽度逐渐减小;钢筋混凝土梁的开裂、极限、破坏荷载,开裂、屈服、极限位移和位移延性系数都随着加载速率的增加明显增大;随着加载速率的增加,钢筋混凝土梁的耗能能力得到显著提高。     

混凝土楼板对钢框架梁柱节点抗震性能影响的试验研究

为了研究节点区混凝土楼板对钢框架梁柱节点抗震性能的影响,完成了4个不同构造形式的节点试件在低周循环荷载下的破坏试验,分析了节点构造与混凝土楼板配筋率等因素对节点承载力、转动刚度、极限转动能力、耗能能力、延性和极限破坏状态的影响。对节点破坏模式和滞回曲线的分析表明,保证焊接质量是避免节点脆性破坏的重要措施。采用长焊接孔的节点,使钢梁发生了局部屈曲破坏,既可减少局部应力集中,又可提高节点的延性,提高配筋率可以显著增强节点的抗弯承载力。另外,混凝土楼板的存在使节点在构造上存在不对称性,应该在节点设计中给予考虑。     

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。     

双型钢混凝土转换梁柱节点抗震性能试验研究

以广东某高层建筑为工程背景,针对大跨度转换结构,提出了双型钢混凝土转换梁柱节点的构造组合形式,通过对2个转换节点的竖向和水平荷载作用下的低周反复荷载试验,研究了节点的破坏形态、承载能力、刚度、滞回特性、延性、耗能能力及关键位置钢筋和型钢的应变等性能。试验结果表明：转换梁内置双型钢腹板形成的封闭空间对混凝土有约束作用,提高了节点区混凝土的抗剪能力;双型钢混凝土转换梁柱节点的滞回曲线饱满,极限变形能力较强,承载力较高,刚度、延性和耗能能力均较好;被转换柱与双型钢混凝土梁采用“端板螺栓连接”实现了“在被转换柱底部先出现塑性铰”,达到了“强梁强柱,更强节点”和“强转换层,弱框架层”目的。     

Lateral load response of high performance fiber reinforced concrete beam–column joints

Six beam–column (B–C) joints were constructed according to the existing practice in Jordan and tested under cyclic lateral loading to determine the effect of using high performance steel fiber reinforced concrete (HPFRC) in place of conventional concrete in the joint region. The properties of ultimate strength, ductility, energy dissipation capacity, and joint stiffness of the reference concrete specimens were compared with those containing different amounts of brass-coated (BCSF) or hooked steel fibers (HSF). It was determined that the steel fiber concrete specimens exhibited three times higher load levels, 20 times larger energy dissipation, and two times slower stiffness degradation compared to the reference concrete specimens. Using hooked steel fibers showed a significant increase (three times) in the maximum load carrying capacity and in the initial secant stiffness compared to reference specimens.     

双向加载路径下型钢-混凝土组合柱抗震性能试验研究

通过8根型钢-混凝土组合柱在低周往复荷载作用下的加载试验,研究配钢形式、加载路径对该类组合柱破坏过程、滞回性能、刚度退化、延性性能及累积耗能的影响,分析纵筋及型钢的应变发展。结果表明：在相同含钢率下,配置方钢管的型钢混凝土柱的变形能力比十字形截面型钢的型钢混凝土柱的大,破坏位移角增大了约24%;加载路径对组合柱滞回特性影响显著,在非对称路径加载下,滞回特性亦表现出明显的非对称性;与单向循环加载组合柱相比,双向循环加载组合柱的峰值荷载小、刚度退化快、屈服位移小、延性差、破坏位移角小,但其累积滞回耗能明显大于单向循环加载时的情况;纵筋屈服发生在峰值荷载前,而型钢一般在达到峰值荷载时才屈服;在位移加载后期,双向循环加载组合柱纵筋及型钢应变增长明显较单向加载组合柱的快。因此,双向加载路径对型钢-混凝土组合柱承载能力、变形性能及累积耗能等抗震性能的影响显著,在设计时应予以考虑。     

酸性大气环境下多龄期钢框架节点抗震性能试验研究

为研究酸性大气环境下钢材力学性能及钢框架节点抗震性能随锈蚀程度加剧的退化规律,分别对不同锈蚀程度的24个标准钢材材性试件、12个焊接梁柱节点试件进行了单向拉伸试验、低周往复加载试验。基于材性试验数据,建立了钢材屈服强度、抗拉强度、弹性模量和伸长率等基本力学性能指标与失重率之间的线性回归关系,分析了不同锈蚀率及加载制度对钢框架节点试件荷载-位移曲线、骨架曲线、刚度和承载力退化、变形能力、滞回耗能等的影响,获得锈蚀钢框架节点试件承载力、刚度以及耗能能力随锈蚀程度加剧的退化规律。研究结果表明：锈蚀对钢框架节点的破坏形态有着显著影响,随着锈蚀程度的增加,钢框架节点试件的耗能能力逐渐减小,加载后期的承载力急剧下降,而且脆性断裂现象表现得愈发明显;随着水平位移幅值及循环次数的增加,钢框架节点试件的塑性变形累积、刚度与承载力退化明显;在相同锈蚀程度下,试件在变幅加载下的耗能能力最大,混合加载下的次之,等幅加载下的最小。研究成果可为在役钢框架结构地震易损性研究提供试验支撑。     

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。     

GFRP筋混凝土梁柱组合体抗震性能试验研究

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。