钢筋混凝土板柱节点抗冲切试验与有限元分析

为探究钢筋混凝土板柱节点的冲切性能,进行了4个板柱节点试件的冲切破坏试验,试验中试件均发生冲切破坏且纵筋配筋率对试件冲切承载力有较大影响。结合试验建立起有限元模型,验证了模型的可靠性。同时将试验结果与模拟结果、我国规范GB 50010-2010(2015)等其他各国规范的计算结果进行了对比,结果表明欧洲规范和日本规范计算结果精确度较高,有限元计算结果与试验结果最为接近,期望为实际工程提供参考。     

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。     

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-板连接冲切特性试验研究

针对柱截面形式为异形柱的板柱冲切试验很少以及我国规范未对此明确规定的情况,本文进行了9个柱截面为3种典型异形柱(十字形、T形和L形)-板连接和2个方柱-板连接在未配置抗冲切钢筋时的冲切特性对比试验。阐述了异形柱-板连接的冲切受力性能和破坏特征,并将其受冲切特性与相应的等面积方柱和等有效周长方柱板柱连接试件进行了对比,讨论了异形柱和方柱板柱连接冲切特征的差异。试验结果表明,与相应的方柱-板连接试件相比,异形柱-板连接试件具有较高的抗冲切承载力及延性。根据试验结果提出了符合我国设计实践的异形柱板柱冲切承载力计算方法。并用国外几个主要规范以及我国规范所推荐的冲切承载力计算公式对上述试验板的受冲切承载力进行了验算,相对而言,抗弯钢筋配筋率较高时,我国规范及ACI规范的预测值与试验值相比偏于保守。本文试验结果可供规范修订时参考。     

高重剪比下配置栓钉的板柱节点抗震性能试验研究

为研究高重剪比下配置栓钉的钢筋混凝土板柱节点的抗震性能,完成了3个重剪比分别为0.886、0.844和0.802的板柱节点试件在往复水平力作用下的拟静力试验。试件Joint 1和Joint 2的栓钉采用正交布置,Joint3的栓钉采用放射状布置。试验结果表明：3个试件的楼板均发生了冲切破坏,试件Joint1冲切破坏发生在栓钉群内,试件Joint2冲切破坏发生在栓钉群外,试件Joint3在栓钉群内、外均发生冲切破坏;破坏时3个试件的层间位移角分别为1/69、1/46和1/40;配置抗冲切栓钉的板柱节点在高重剪比下仍具有良好的水平变形能力,采用非预应力混凝土楼板栓钉群外冲切承载力计算公式的计算结果与试验结果符合良好。     

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。     

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。     

板柱节点拟静力试验及板栓钉群外受冲切承载力计算方法

针对板柱结构中采用栓钉抗剪问题,进行了两个钢筋混凝土板柱节点发生栓钉群外破坏的拟静力试验。提出了板栓钉群外圆角冲切破坏轮廓线;并根据现有的试验结果,采用《混凝土结构设计规范》(GB50010—2010)的非预应力混凝土板受冲切承载力计算公式的形式,引入冲跨系数,提出了非预应力混凝土板栓钉群外受冲切承载力计算公式。利用该公式计算得到受冲切承载力与发生冲切破坏板柱节点的试验结果吻合较好。     

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。     

偏载下板柱结构中柱节点破坏试验研究

采用重剪比以及配筋率两个试验变量对4个板柱中节点的破坏过程进行了对比试验,并在试验过程中采用特制应变测杆对试件内部斜裂缝的形成和发展予以监测。试验结果表明：试件最终破坏形态受重剪比和配筋率两因素共同影响;重剪比相同的试件,配筋率的提高也可有效提高中柱节点对不平衡弯矩的承载力;板内斜裂缝在节点发生冲切破坏之前已产生,并从靠近柱头的受压区向板底受拉区开展。基于试验结果和历史试验数据,将中国规范 GB 50010—2010所采用的基于偏心剪应力模型的计算方法和欧洲规范 Eurocode2-04进行对比,分析了偏心剪应力模型不足的原因。     

钢筋混凝土板抗冲切的有限元计算研究

采用有限元非线性分析模拟钢筋混凝土板的冲切破坏,可以提供大量板抗冲切的反应信息,有助于研究钢筋混凝土板抗冲切破坏。本文在所选文献试验数据的基础上,通过合理采用试件材料性能参数、边界条件、几何参数等进行钢筋混凝土板抗冲切的有限元非线性分析,计算结果与试验结果吻合较好。为了求得更好的计算精度,还进行选择分离式计算模型、调整材料性能参数以及加载方式等计算手段,通过计算比较,取得较为满意的计算结果。本文可以为钢筋混凝土板抗冲切有限元的模拟计算提供依据与借鉴。     

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。     

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。     

异形柱对楼板及基础冲切破坏的研究及展望

目前国内外对基础或楼板的冲切性能研究主要针对矩形柱,对异形柱的研究甚少。首先总结了异形柱冲切破坏的研究现状,并对各国规范冲切承载力的计算公式进行总结对比,运用各国规范公式对四个矩形柱扩展基础试验进行计算。通过计算结果与试验结果的对比可知,规范计算结果均较为保守,美国规范计算结果与试验结果最为接近,英国规范考虑了板配筋率对冲切承载力的影响,因此与试验结果在变化趋势上吻合得更好。最后对异形柱冲切性能的研究进行了展望。     

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。     

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。     

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。     

混凝土板柱结构中柱节点承载力及破坏形态的研究

板柱结构中柱节点的破坏形态主要有冲切破坏和弯曲破坏两种。结合国内外试验 ,验证了《混凝土结构设计规范》(GB 5 0 0 10— 2 0 0 2 )给出的板柱结构中柱节点受冲切承载力计算公式 ,根据水平地震作用下按弹性分析得到的等代梁计算宽度 ,提出了中柱节点受弯承载力的计算公式 ,最后给出了这两类破坏形态的判别方法。     

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。     

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。