高强轻骨料混凝土框架中节点抗震性能试验研究

完成了4个1/3缩尺比例的不同核心区配箍率的高强轻骨料混凝土框架中节点在不同轴压比下的低周反复荷载试验,系统研究了节点的破坏过程与破坏形态、滞回曲线与骨架曲线、刚度与强度退化、延性耗能、箍筋应变等,深入分析了该类构件破坏时的自身特性、承载力及与普通混凝土节点的区别。研究表明：与普通混凝土节点类似,试件破坏过程均经历了初裂、通裂、极限和破坏四个阶段,滞回曲线形态、节点区变形规律与普通混凝土无异;节点耗能和延性与普通混凝土接近;节点区混凝土的破坏在骨料和骨料与水泥浆界面处均有发生,破坏时混凝土剥落范围较大,部分保护层骨料被切掉,出现整体脱落;适当提高轴压比和配箍率能够改善节点区的抗剪强度,提高节点的延性和耗能,且因骨料强度的提高,节点区纵向钢筋与高强轻骨料混凝土的黏结性能较以往研究结果有所改善;节点区箍筋仅部分屈服,建议采用复合配箍或采用约束混凝土,增强约束效果。同时,通过计算表明：在未对轻骨料混凝土强度进行折减的情况下,各模型计算值与试验结果吻合较好,建议适当提高各个模型对轻骨料混凝土强度的折减系数。     

高强轻骨料混凝土深受弯构件受剪性能试验研究

完成集中荷载作用下8根剪跨比0.26~1.04、跨高比为2和3的LC40级高强轻骨料混凝土简支深受弯构件受剪性能试验,分析该类混凝土深受弯构件的破坏过程、荷载-跨中挠度曲线、破坏形态以及钢筋应变等;重点研究剪跨比、跨高比对该类构件开裂荷载、极限荷载及破坏形态的影响;采用我国《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)中深受弯构件承载力计算方法对本次试验8根试件进行计算,并与采用拉压杆模型的美国、加拿大和欧洲三个规范的计算结果进行对比分析。研究表明:该类混凝土深受弯构件主要发生剪切破坏和弯剪破坏两种典型破坏形态,随剪跨比增大,试件极限承载力显著减小,并且试件的弯曲效应逐渐明显,破坏形态随剪跨比和跨高比的增大逐渐由剪切破坏向弯剪破坏转化;采用拉压杆模型计算该类试件承载力较为合理,计算结果与试验值较为接近,而我国《混凝土结构设计规范》计算结果与拉压杆模型计算结果相比较为保守,尤其是对于跨高比为2的深受弯构件(深梁)。     

桁架式钢骨混凝土框架节点受剪性能试验研究

为研究轴压比以及配钢率对桁架式钢骨混凝土框架节点受剪性能的影响，制作了5个核心区剪切破坏的桁架式钢骨混凝土框架中节点，研究不同轴压比和用钢量对节点极限承载力、抗震性能及破坏形态的影响。基于有限元软件ABAQUS,对5个桁架式钢骨混凝土框架节点模型开展了力学性能分析。结果表明：所有构件的破坏形态全部为核心区剪切破坏；提高轴压比对于构件的极限承载力有积极作用，但会使其耗能能力和延性降低；节点核心区配置交叉斜腹杆角钢可提高构件的极限承载能力以及抗震性能；通过分析参数可得，提高轴压比以及混凝土抗压强度、增加核心区交叉斜腹杆的尺寸并且提高其屈服强度都会提高节点的极限承载力；推导了桁架式钢骨混凝土框架节点的抗剪承载力计算公式，经验证计算值与实测值和模拟值相近，可为工程设计提供理论参考。     

陶粒轻骨料混凝土性能研究及其工程应用

高强轻骨料混凝土具有轻质高强、耐久耐火性能高、隔热保温性能好、抗冻抗渗性能优等特点,是一种具有良好应用前景的绿色建筑材料。但也存在弹性模量低、脆性突出等不足,易发生剪切破坏。近年来,强度等级为LC40~LC60的高强轻骨料混凝土制备技术逐步成熟,但与其相关的抗剪问题研究偏少。现有规范主要以20世纪70~80年代低强度轻骨料混凝土构件试验为依据,是否适用于高强轻骨料混凝土有待商榷,且未给出深受弯构件抗剪的相关规定,框架整体模型受力性能试验研究也处于空白。因此,开展高强轻骨料混凝土构件受剪性能研究具有重要的理论意义和实用价值。本文以高强轻骨料混凝土力学性能分析为基础,系统地对梁、柱、深受弯构件、框架节点的抗剪及平面框架的受力性能进行了试验研究及理论分析。主要分析了影响陶粒混凝土强度主要因素,及研制高强陶粒混凝土中的关键问题,并展望了高强轻骨料混凝土的发展前景。     

钢筋钢纤维高强混凝土梁柱节点承载力计算方法

通过7个钢筋钢纤维高强混凝土梁柱节点和1个钢筋高强混凝土梁柱节点的低周反复加载试验,研究钢筋钢纤维高强混凝土梁柱节点的受力机理及破坏模式,分析钢纤维体积率、节点核心区配箍率以及柱端轴压比对节点受剪承载力的影响。结果表明：钢筋钢纤维高强混凝土梁柱节点的破坏主要有节点核心区剪切破坏和梁端弯曲破坏两种模式;随着钢纤维体积率和节点核心区配箍率的增加,节点受剪承载力显著提高。结合对国内外相关试验数据的综合分析,分别提出了考虑轴压比、钢纤维体积率以及节点核心区配箍率影响的适用于钢筋钢纤维普通和高强混凝土梁柱节点受剪承载力计算方法,以及考虑钢纤维影响的节点梁端受弯承载力计算方法。     

钢筋钢纤维高强混凝土梁柱节点承载力计算方法

通过7个钢筋钢纤维高强混凝土梁柱节点和1个钢筋高强混凝土梁柱节点的低周反复加载试验,研究钢筋钢纤维高强混凝土梁柱节点的受力机理及破坏模式,分析钢纤维体积率、节点核心区配箍率以及柱端轴压比对节点受剪承载力的影响。结果表明:钢筋钢纤维高强混凝土梁柱节点的破坏主要有节点核心区剪切破坏和梁端弯曲破坏两种模式;随着钢纤维体积率和节点核心区配箍率的增加,节点受剪承载力显著提高。结合对国内外相关试验数据的综合分析,分别提出了考虑轴压比、钢纤维体积率以及节点核心区配箍率影响的适用于钢筋钢纤维普通和高强混凝土梁柱节点受剪承载力计算方法,以及考虑钢纤维影响的节点梁端受弯承载力计算方法。     

混凝土Z形柱框架节点核心区抗剪承载力计算分析

通过6个1∶2比例的Z形截面混凝土柱框架中间层中节点的低周往复试验,得到Z形柱框架节点的破坏形态,测得框架节点核心区极限抗剪承载力试验值,并利用现行相关规范给出的公式计算节点核心区受剪承载力的验算值,把试验值与规范验算值进行比较分析,得出采用现行规范计算Z形框架柱节点核心区抗剪承载力的偏差,所得结论可为实际工程Z形截面混凝土柱设计计算提供参考。     

轻质高强方钢管轻骨料混凝土加劲X形节点构造和承载力研究

为研制轻质高强桁架节点构造及其承载力,对Q345B方钢管轻骨料混凝土加劲X形节点和基本型节点进行了静力加载试验,考察了支主管间设置加劲板和支主管内浇灌轻骨料混凝土对节点破坏模式和承载力的影响。试验结果表明：加劲节点的破坏模式有加劲板与剪压支管焊缝开裂、剪压支管翼板被加劲板拉开、剪压支管在靠近加劲板外端截面剪压破坏;基本型节点的破坏模式为支主管焊缝开裂;支主管间设置的加劲板明显推迟了节点的屈服和断裂进程,支主管内浇灌轻骨料混凝土有效防止了方钢管屈曲,显著提高了节点承载力,加劲节点的焊缝开裂荷载和极限承载力较基本型节点分别提高63.3%和18.3%。根据加劲X形节点试验破坏模式,推导了考虑加劲板应力传递和扩散效应的方钢管轻骨料混凝土加劲X形节点的加劲板与剪压支管焊缝开裂、剪压支管翼板拉开、剪压支管剪压破坏的力学计算模型和承载力计算式。建议的加劲X形节点的承载力计算式的计算误差为-27.8%～+3.7%。     

基于振动台试验的预制再生混凝土框架后浇边节点分析

通过振动台试验对预制再生混凝土框架不同楼层处的后浇边节点进行了抗震性能分析,对其破坏形态、滞回性能、延性特征、刚度退化等进行了研究,为采用后浇节点的预制再生混凝土结构的工程应用提供试验依据和理论基础,并对后浇节点的新旧混凝土叠合面这一薄弱环节提出了加强后浇节点抗震构造的设计建议.研究结果表明:再生混凝土后浇边节点破坏过程与普通混凝土边节点十分类似,可分为初裂阶段、通裂阶段、极限阶段、破坏阶段;再生混凝土边节点的延性等抗震性能仍满足相应抗震设防要求;再生混凝土框架边节点的抗剪承载力,可采用现行《混凝土结构设计规范》中节点抗剪承载力修正后的公式计算.     

再生混凝土框架梁柱中节点抗震性能试验研究

通过3个再生混凝土框架梁柱中节点试件在低周反复荷载下的加载试验，对其破坏形态、滞回性能、延性特征、刚度退化等进行了研究，为再生混凝土结构的工程应用提供试验依据和理论基础。研究结果表明：再生混凝土节点受力和破坏过程可分为初裂阶段、通裂阶段、极限阶段、破坏阶段；节点核心区剪切破坏时，混凝土多沿再生骨料新老砂浆界面呈酥松状破坏，表现出明显脆性性质；增加箍筋数量，可以提高节点核心区的受剪承载力；在核心区发生剪切破坏前，梁根部纵筋能够充分发挥变形能力，滞回曲线较为丰满；施加轴向压力，可延缓节点裂缝的开展，抑制梁纵筋黏结滑移，有助于提高试件的抗震性能；再生混凝土试件具有一定的延性和耗能能力，通过合理的设计可以用在抗震设防地区。     

基于MCFT理论的RC框架节点受剪性能研究

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,重点分析该类框架节点的破坏过程和破坏特点。在试验研究的基础上,建立框架节点等效核心区在剪、压复合作用下的计算模型,应用改进斜压场理论(MCFT)对等效核心区进行受力分析,并通过国内外83个无扭矩作用框架节点试件(包括常规中节点、边节点、变梁中节点等)峰值剪应力的试验结果与该模型计算得到的理论结果进行对比,二者吻合良好。     

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。     

轻骨料混凝土无腹筋梁受剪性能试验研究

为研究骨料种类对无腹筋梁受剪性能的影响,以剪跨比和纵筋配筋率为变量,进行了16根集中荷载作用下的无腹筋混凝土简支梁受剪性能试验,其中8根采用普通碎石混凝土,8根梁采用页岩陶粒（轻骨料）混凝土,对轻骨料和普通混凝土梁的裂缝发展、破坏形态、斜向开裂荷载、受剪承载力、跨中挠度、裂缝面相对位移等进行了观察和测量。对比分析表明：轻骨料混凝土梁的斜向开裂荷载和受剪承载力均低于普通混凝土梁,其裂缝面较普通混凝土的更加光滑;将轻骨料混凝土梁受剪承载力试验值与采用我国JGJ 12-2006《轻骨料混凝土结构技术规程》和美国规范ACI 318-11、加拿大规范CSA 23.3-04、欧洲规范EC 2方法的计算值进行对比分析,结合此次试验结果和从国内外文献中搜集的126组已有试验数据,对我国JGJ 12-2006的受剪承载力公式的准确性和安全性进行探讨,提出了无腹筋轻骨料混凝土梁受剪承载力计算的建议公式。     

PEC柱-型钢梁框架中节点抗震性能试验研究

为研究部分包裹混凝土(PEC)柱-型钢梁框架中节点的抗震性能,以端板厚度、柱翼缘宽厚比以及是否增设背垫板为参数,对4榀焊接H形钢部分包裹混凝土柱-型钢梁框架中节点进行低周反复荷载试验,分析其破坏模式、承载力、滞回性能及延性等。并以此为基础,建立有限元拓展模型。试验和有限元结果表明：各节点滞回曲线均为饱满的梭形;节点处梁翼缘、腹板变形明显,节点域出现塑性铰;端板厚度由18mm增加到24mm,节点承载力提升7.1%;柱翼缘宽厚比由8减小到6,节点承载力提升17.3%;增设背垫板后,节点承载力提升14.2%;加载过程中节点刚度退化稳定,屈服后承载力退化系数约为0.9;节点位移延性系数介于3.72~5.34之间,等效黏滞阻尼系数介于0.537~0.619之间;节点破坏时,层间位移角介于1/26~1/24之间,变形性能满足抗倒塌设计要求。基于节点受力分析,建立节点域抗剪计算模型,提出PEC柱-型钢梁框架中节点受剪承载力计算公式,计算结果与试验值及有限元模拟结果较为吻合。     

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。     

型钢再生混凝土柱-钢梁组合框架节点受力性能非线性分析

在型钢再生混凝土柱-钢梁组合框架节点拟静力试验基础上,采用ABAQUS有限元软件建立了组合框架节点的数值计算模型,对该组合框架节点在水平荷载作用下的受力非线性行为进行了有限元分析,获取了组合框架节点的破坏过程、破坏形态、应力云图、荷载-位移曲线及荷载特征值,并对节点的承载力计算值与试验值进行了比较,验证了有限元计算模型的合理性,进而分析了有限元拓展参数对组合框架节点受力性能的影响规律。结果表明:有限元计算结果与试验结果吻合较好,该有限元模型能较好地模拟该组合框架节点在水平荷载作用下的受力性能;另外,提高再生混凝土强度或者箍筋强度对组合框架节点的抗剪承载力是有利的,但节点的延性变形能力有所降低;组合框架节点的抗剪承载力随着型钢强度的提高而显著增加,但节点的变形能力变化不大;增加体积配箍率或型钢配钢率可以明显提高组合框架节点的抗剪承载力和变形能力。     

钢纤维混凝土框架节点抗剪承载力试验研究

通过 9个钢纤维混凝土框架边节点的试验 ,研究了此类节点的破坏过程与破坏特点 ,提出了节点核心区抗剪计算的“双剪压”受力机理模式。探讨了节点区域箍筋与钢纤维在抗剪计算中协调受力问题 ,指出了配有抗剪箍筋的钢纤维混凝土框架节点中 ,应对钢纤维承担的剪力予以折减。在此基础上给出了节点抗剪强度的计算公式 ,公式计算结果与试验结果吻合较好。     

钢纤维钢筋混凝土扁梁柱节点极限抗剪承载力的计算方法

在四个扁梁柱节点试验的基础上,研究了钢纤维钢筋混凝土节点内钢筋应变的变化规律,分析了节点内、外核心区的混凝土、剪力筋和钢纤维对扁梁柱节点极限抗剪承载能力的贡献,提出了节点极限抗剪承载力的计算公式及截面限制条件,并给出了节点的两种破坏形态的判别方法.计算结果与试验情况符合良好.提出的计算公式可供工程设计参考使用.