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。     

空心楼盖板柱增强节点抗冲切性能数值分析

为研究现浇空心楼盖板柱增强节点的抗冲切性能,在试验研究的基础上,对纵筋配筋率、暗梁箍筋加密区间距、弯起钢筋直径进行数值分析研究。结果表明:现浇空心楼盖板柱增强节点的裂缝分布规律具有与普通双向板类似的板底"饱满X型"、板顶"椭圆形",节点的破坏形态为弯曲破坏;纵筋配筋率的增加能够提高板柱增强节点的极限承载力和刚度,但纵筋配筋率超过2.54%,极限承载力已不能明显提高。随着纵筋配筋率的增加,节点的破坏形态由弯曲破坏向冲切破坏转变;暗梁加密区箍筋间距的减小和弯起钢筋截面积的增大均可提高板柱增强节点的极限承载力,但提高不明显;现浇空心楼盖板柱增强节点的受冲切承载力可参考普通实心板柱节点的理论计算方法,计算值与试验值吻合较好。     

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。     

高强箍筋高强混凝土梁受剪试验研究

设计了一套使钢筋混凝土梁剪切破坏稳定可控的刚性试验系统,利用该试验系统,完成了19根剪跨比为3的钢筋混凝土简支梁的剪切破坏试验,得到了荷载-挠度曲线。根据试验结果,分析了混凝土强度等级、箍筋的强度和倾角、纵筋配筋率和纵向分布钢筋等因素对试验梁破坏形态、剪切延性系数和受剪承载力的影响,并将受剪承载力试验值与我国混凝土结构设计规范和美国ACI规范计算值进行了对比。结果表明:对于剪跨比等于3的梁,适当配置腹筋,可以改善其延性性能;在高强混凝土梁中应用高强箍筋,可使两种材料的强度充分发挥,不仅增加了梁的剪切延性,而且提高了梁的受剪承载力;高强箍筋高强混凝土梁的受剪承载力仍可采用我国现行混凝土结构设计规范公式进行计算,但是对于高强混凝土无腹筋梁、纵筋配筋率低的梁和配有高强箍筋的普通强度混凝土梁安全度偏低。     

钢筋混凝土板受冲切承载力对比分析

主要对比中国规范(GB 50010—2010)、欧洲规范(EN 1992-1-1:2004)和美国规范(ACI 318-08)中关于钢筋混凝土板受冲切承载力的规定,并通过算例和试验数据对比分析了混凝土强度、荷载面积形状与尺寸、纵筋配筋率、抗冲切钢筋布置对各国规范冲切承载力的影响。根据国内外423个钢筋混凝土板对称冲切试验结果,对各国规范冲切承载力计算值与试验值进行对比,由于欧洲规范考虑纵筋配筋率对承载力的影响,计算结果较为合理且数值最高,中国则最低。     

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。     

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。     

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。     

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。     

钢筋混凝土板受冲切承载力可靠度分析

收集整理了国内外钢筋混凝土板受冲切破坏的试验数据。通过回归分析,推导出了考虑混凝土强度、纵筋配筋率及屈服强度、临界截面位置、板有效高度和板厚尺寸效应等影响因素的钢筋混凝土板受冲切承载力计算公式,并与我国规范公式、美国规范公式、欧洲规范公式进行了比较,结果表明总体上由试验数据所得到的回归公式与欧洲规范公式接近。从可靠度校准的角度,分析对比了我国规范和美国规范中钢筋混凝土板的受冲切承载力,并与无腹筋梁、板的受剪承载力进行比较,发现我国规范中基础板受冲切承载力和无腹筋梁、板受剪承载力计算公式的可靠指标相对偏低;无腹筋板受冲切承载力的可靠度水平总体上低于其轴心受压、轴心受拉和受弯承载力的可靠度平均水平。最后,给出了我国规范公式修订的建议。     

高强箍筋高强混凝土Z形截面柱框架节点抗震性能试验研究

为了研究高强箍筋约束高强混凝土Z形截面柱框架节点在地震作用下的抗震性能,对缩尺比为1∶2的5榀配置高强箍筋和1榀配置普通强度箍筋的高强混凝土Z形截面柱框架节点试件进行拟静力试验。研究了高强箍筋约束高强混凝土节点的破坏形态、滞回性能、骨架曲线、延性、耗能能力、刚度退化、受剪承载力以及高强箍筋应力发挥水平等。分析了剪压比、轴压比、箍筋的体积配箍率等参数对Z形截面柱框架节点破坏形态、滞回性能和受剪承载力的影响。结果表明：Z形截面柱节点的破坏形态受设计参数的影响,有弯曲破坏和弯剪破坏两类;与普通强度箍筋高强混凝土Z形截面柱框架节点相比,高强箍筋高强混凝土Z形截面柱框架节点在显著提高节点最大剪压比控制值的同时具有优越的抗震性能。给出了高强箍筋应力的取值,采用JGJ 149—2017《混凝土异形柱结构技术规程》公式计算高强箍筋高强混凝土Z形截面柱框架节点的受剪承载力是可行的,将其计算结果与试验结果进行了比较,两者吻合较好。     

高强箍筋高强混凝土短柱抗震性能试验研究

为了研究高强箍筋约束高强混凝土短柱在地震作用下的抗震性能,采用建研式加载装置,通过14根高强混凝土短柱试件的低周反复加载试验,研究了高强箍筋约束高强混凝土短柱的破坏形态、滞回性能、骨架曲线、变形和延性、耗能能力以及高强箍筋的应力发挥水平和受剪承载力计算等,分析了轴压比、剪跨比、箍筋强度、箍筋间距、箍筋形式和混凝土强度等因素对短柱破坏形态、滞回性能和承载力的影响。结果表明：短柱破坏形态受设计参数的影响有剪切破坏和剪切黏结破坏两类;与普通强度箍筋混凝土短柱相比,高强箍筋高强混凝土短柱在节约材料的同时具有优越的抗震性能和抗倒塌能力;达到极限荷载后,箍筋的应变发展较快,高强箍筋的强度发挥充分,短柱的抗震性能明显改善;通过对高强箍筋应力取值进行适当修正,采用GB 50010-2010规范公式计算高强箍筋高强混凝土短柱的受剪承载力是可行的。     

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。     

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。     

高强钢筋高强混凝土简支梁抗剪试验研究

为研究高强钢筋高强混凝土简支梁的抗剪性能,设计了5根同时采用HRBF500级高强钢筋和C80高强混凝土的简支梁,并对其进行了集中荷载作用下的剪切破坏试验,分析了不同配箍率和不同纵筋配筋率对于试件裂缝、破坏形态、挠度及承载力的影响,并将承载力的试验值与我国《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)及美国ACI 318-08规范进行对比。结果表明,试验梁的破坏形态与普通梁相似,抗剪承载力随配箍率的增大而提高,按我国《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)和美国ACI 318-08规范计算的承载力与实测承载力存在一定差异。     

考虑纵筋率及加载面边长比影响的板受冲切承载力试验研究

纵筋率及冲切加载面边长比是影响混凝土板受冲切承载力的重要因素.对12块钢筋混凝土板试件进行了竖向冲切承载力试验研究,板尺寸为2200 mm×2200 mm×200 mm混凝土立方体抗压强度为39～46.9 MPa,板底纵筋率有0.5%和1.3%两种,加载面边长比分别为1.0、2.0和4.0.试验结果表明:配置纵向受拉钢筋可显著提高板的受冲切承载力,但纵筋率高于2.5%时,提高作用已不明显;随着加载面边长比的增大,板的抗冲切承载能力有所降低.根据试验结果得出了试验板的荷载-挠度曲线、冲切破坏面及裂缝分布等;根据试验结果及相关文献的数据,研究分析了纵筋率及加载面边长比对板抗冲切性能的影响,得到板受冲切承载力的近似计算公式,该公式的计算值与试验值符合良好.研究结果可为我国相关规范的修订提供参考.     

FRP筋混凝土双向板冲切性能试验研究

为了探讨加载位置、混凝土强度、玄武岩纤维增强塑料(BFRP)筋用量等因素对混凝土板冲切性能的影响规律,进行了七块BFRP筋混凝土方形板的冲切试验。结果表明:在相同荷载作用下,混凝土和BFRP筋的应变随着混凝土强度的提高及BFRP筋配筋数量的增多而逐渐减小,混凝土板开裂之后混凝土的应变增长速度加快;混凝土板的抗裂能力和冲切承载力受混凝土强度的影响较大,而受BFRP筋配筋配筋率的影响相对较小;集中荷载作用下BFRP筋混凝土方形板的破坏发生于混凝土板的局部位置,破坏类型为冲剪破坏,破坏前无显著征兆,破坏性质为脆性破坏。     

配置高强不锈钢钢筋混凝土梁受弯承载力试验研究

对6根配置500MPa级不锈钢钢筋的混凝土简支梁和2根配置500MPa级普通热轧带肋钢筋的混凝土简支梁进行了两点集中加载的受弯承载力试验研究,分析了混凝土强度、纵筋配筋率等对不锈钢钢筋混凝土梁的影响。研究结果表明,试件均为适筋受弯破坏,其荷载-位移曲线呈三折线;配筋率相同时,不锈钢钢筋混凝土梁承载力不低于普通钢筋混凝土梁;按《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)规定计算的试件受弯承载力与其试验值之比平均为0.68,具有较高的安全储备。     

高强混凝土加芯柱抗震性能试验研究

进行了高轴压比下7根高强混凝土加芯柱的低周往复加载试验,阐述了其主要试验现象及破坏形态,对各试件的滞回性能、延性、承载力、强度及刚度退化、耗能性能等试验结果进行研究,并分析了其主要影响因素：核心区面积、纵筋配筋率和箍筋配箍率,对其抗震性能的影响规律。结果表明：通过在普通高强混凝土柱中部配置纵向钢筋及复合箍筋,所形成的加芯柱具有良好的滞回延性和稳定的后期强度,等效粘滞阻尼系数符合弯曲破坏混凝土柱0.1～0.2的范围。在设计轴压比高达0.85时极限位移角仍不小于1/50;核心区面积较大、核心纵筋配筋率高、箍筋间距小的柱承载力高、延性好;核心纵筋配筋率高、核心区面积小、箍筋间距小的柱耗能能力强;各试件在加载初期刚度退化较快,后期较慢。     

集中荷载下FRP筋混凝土双向板的冲切受力性能

通过对7块中置和偏置集中荷载作用下纤维增强材料(FRP)筋混凝土双向板的受力试验,研究荷载位置、混凝土强度、FRP筋用量等因素对板冲切受力性能的影响。结果表明:集中荷载位置、混凝土强度、FRP筋配筋率是影响FRP筋混凝土双向板冲切受力性能的重要因素。随着混凝土强度的提高和FRP筋配筋率的增大,同等荷载水平下的混凝土和FRP筋应变逐渐减小,开裂后混凝土应变的增长逐渐加快;混凝土强度对板的抗裂荷载和极限冲切承载力影响较大,FRP筋配筋率的影响相对较小;FRP筋混凝土双向板在中置和偏置集中荷载作用下的破坏属于脆性的局部冲切破坏。