加载方式对节点受剪承载力公式的影响分析

在钢筋混凝土(RC)梁柱组合体低周反复试验中,柱端加载、梁端加载是两种常用的外荷载施加方式。加载方式不同将影响梁柱节点的纵筋滑移、节点剪切变形等试验结果,对节点在试验过程中承受的最大剪力也有影响,但我国《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)并未依据加载方式不同区分节点抗震受剪承载力计算公式,加载方式与该计算公式的关系有待澄清。本文首先从受剪机理、节点最大作用剪力计算方法两个角度分析了加载方式的影响,然后收集大量梁柱组合体低周反复加载试验结果,在区分加载方式的基础上,将柱端加载试验、梁端加载试验的节点最大作用剪力试验结果分别与按照GB 50010-2010的节点抗震受剪承载力公式进行计算所得的结果进行比较,并考察了其统计特征值。结果表明,GB 50010-2010的节点受剪承载力公式更符合梁端加载梁柱组合体试件的节点最大作用剪力统计结果;柱端加载试件的节点剪力比值系数从总体上比梁端加载试件大15%左右。由于柱端加载的梁柱组合体的变形特征与地震下实际结构的变形规律更相符,我国规范GB 50010-2010的节点受剪承载力计算公式是偏安全的。     

带内隔板的方钢管混凝土柱-钢梁节点设计研究

本文根据试验和理论研究结果,对用于高层建筑的带内隔板的方钢管混凝土柱-钢梁刚性节点的受力和变形特征进行了分析研究。结合《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CECS 159∶2004)的设计规定,首先对方钢管混凝土柱-钢梁节点的梁-柱连接,给出了不同抗震设防要求时的受弯、受剪计算公式及建议;其次通过对节点核心区受力机理的分析,建立了钢“框架-剪力墙”加混凝土“斜压短柱”的受力模型及其屈服机制,根据塑性极限分析,给出了节点核心区受剪承载力计算的叠加公式,并与“规程”公式和非线性有限元近似模拟分析结果进行了比较。本文提出的节点核心区受剪承载力计算公式,能够反映出轴压比的影响,其计算结果安全合理,可供实际工程设计参考。     

方钢管混凝土柱穿心高强螺栓-端板节点抗剪承载力研究

根据试验和理论研究成果,对方钢管混凝土柱穿心高强螺栓-端板节点核心区的受力机理进行了分析,建立了节点核心区的受力模型和屈服机制,推导了节点核心区的抗剪承载力计算公式。公式不仅考虑了螺栓和柱轴力对节点核心区实际受力状态的影响,而且考虑了钢管对混凝土的约束作用。用推导的公式计算了3个方钢管混凝土柱穿心高强螺栓-端板节点试验模型节点区的抗剪承载力,计算结果与试验结果吻合较好。     

外加强环不等高H型钢梁-方钢管柱节点受力性能有限元分析

在外加强环不等高H型钢梁-方钢管柱节点抗震性能试验研究的基础上,采用有限元分析软件ABAQUS,建立了考虑不同参数影响的三维实体模型并进行了非线性有限元分析。三维实体模型分析得到的有限元结果与试验结果吻合良好,有限元模型能够较高精度地模拟节点的受力行为。研究表明：节点的破坏形式分为整体节点域剪切破坏和局部节点域剪切破坏两种;节点单侧框架柱端部弯矩增大系数是节点域形成不同破坏模式的重要控制参数,两种破坏模式的分界线是节点单侧框架柱端部弯矩增大系数约为0.92;方钢管柱的宽厚比是影响节点域屈服剪力和塑性剪力的主要因素,梁截面高度比对节点域受剪承载力影响较大,而节点域高宽比对节点域屈服剪力和塑性剪力影响并不明显。     

RC梁柱节点抗剪机理及承载力计算方法综述

对国内外关于框架结构中梁柱节点抗震性能研究成果进行总结归纳,分析了加载过程中节点的破坏形态及其抗剪机理,总结了典型的梁柱节点抗剪承载力计算模型,并基于各国规范对比了现有的抗剪承载力计算模型的适用性。对比了美国规范ACI 318-19、欧洲规范EC2的抗剪承载力计算的差异,指出了《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)(2015年版)建议的梁柱节点抗剪承载力计算结果相对保守。建议适量增加节点核心区配箍率,从而提高钢筋与核心区混凝土的粘结性能,减少纵筋的粘结滑移现象。     

钢次梁插入混凝土框架梁试验研究与力学分析(上)

进行了2个钢次梁锚入混凝土框架梁(4种不同形式节点)和1个悬挑钢次梁锚入混凝土框架梁静载试验,结果表明,钢梁端部的弯矩与剪力引起混凝土梁顶面受弯裂缝、侧面剪、扭斜裂缝,导致钢梁上部区域拔出引起节点锚固失效破坏;由于缺乏楼板及其配筋的约束作用和钢次梁悬链线效应的有利影响,悬臂钢梁承载力小于普通试件;600 mm高框架梁试件的钢梁端部嵌固能力比900 mm高框架梁试件小。本文提出节点应变分布模型,水平与竖直方向的内力分开考虑分析节点内力;研究了不考虑水平力的节点承压破坏的弯剪相关性,表明无量纲弯矩和剪力呈线性关系;分析了弯矩、剪力变化与板中钢筋达屈服、框架梁边缘混凝土压坏的应力状态关系,给出了有实用价值的内力计算公式及设计方法。     

钢次梁插入混凝土框架梁试验研究与力学分析(下)

进行了2个钢次梁锚入混凝土框架梁(4种不同形式节点)和1个悬挑钢次梁锚入混凝土框架梁静载试验,结果表明,钢梁端部的弯矩与剪力引起混凝土梁顶面受弯裂缝、侧面剪、扭斜裂缝,导致钢梁上部区域拔出引起节点锚固失效破坏;由于缺乏楼板及其配筋的约束作用和钢次梁悬链线效应的有利影响,悬臂钢梁承载力小于普通试件;600 mm高框架梁试件的钢梁端部嵌固能力比900 mm高框架梁试件小。论文提出节点应变分布模型,水平与竖直方向的内力分开考虑分析节点内力;研究了不考虑水平力的节点承压破坏的弯剪相关性,表明无量纲弯矩和剪力呈线性关系;分析了弯矩、剪力变化与板中钢筋达屈服、框架梁边缘混凝土压坏的应力状态关系,给出了有实用价值的内力计算公式及设计方法。     

钢筋混凝土受弯构件正截面弯剪承载力计算方法

在我国现行《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)中,受弯矩、剪力共同作用的钢筋混凝土构件的承载力,是按受弯承载力和受剪承载力分别计算的,而截面上实际是弯矩和剪力共同作用的复合受力状态。为此,本文基于混凝土剪压强度理论和截面极限平衡原理,提出综合考虑弯矩、剪力共同作用的受弯构件正截面弯剪承载力计算实用方法。计算结果表明,在受弯构件正截面承载力计算中考虑剪力作用影响后,按现行规范计算的受拉纵筋将出现一定程度不足,建议在承受较大剪力作用的钢筋混凝土受弯构件设计中适当增加纵向配筋。     

SC梁与CCSHRC柱端板螺栓连接节点试验

为了验证钢与混凝土组合梁（SC梁）与高强复合连续螺旋箍约束钢筋混凝土柱（CCSHRC柱）节点的受力机理及抗震性能,对足尺的端板螺栓连接的SC梁与CCSHRC柱节点试件进行了低周反复荷载试验,对节点的抗震受剪承载力进行了分析,并根据试验结果得到了节点核心区抗震受剪承载力的计算公式。结果表明:组合节点受力合理,破坏前梁端形成明显的塑性铰,同时由于高强螺栓预压力的存在以及钢板箍的约束作用,使得核心区混凝土处于三轴受压应力状态,抗震受剪承载力显著提高,大大改善了节点区的抗剪能力,同时也增大了节点的刚度,所得抗震受剪承载力的计算公式可供实际工程参考。     

混凝土异形柱抗剪承载力可靠度分析及公式调整

为确定《混凝土异形柱结构技术规程》(JGJ 149-2006)中异形柱抗剪承载力计算公式对应的可靠度水平是否满足《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB 50068-2001)的相关规定,利用概率论原理、经验校准法及弯矩分配法、反弯点法推导了异形柱抗剪承载力的均值、变异系数及其与荷载的相关系数的计算公式。釆用可考虑随机变量相关影响的改进的JC法,分析了三种荷载组合情况下异形柱抗剪承载力可靠度水准,指出了不满足《建筑结构可靠度设计统一标准》中可靠度水准要求的工况。以此为基础,采用双系数调整方法建立了可满足《建筑结构可靠度设计统一标准》中可靠度水准要求的异形柱抗剪承载力设计公式,给出了双系数的高精度计算公式,可供修订《混凝土异形柱结构技术规程》参考。     

配置大间距HRB500高强纵筋的混凝土叠合梁受弯性能试验研究

对8个采用大间距、大直径HRB500纵筋的钢筋混凝土叠合梁和2个对比试件进行了静力试验,研究了纵筋间距、箍筋肢距和构造钢筋对叠合梁受弯性能的影响。结果表明:在截面配置大间距■40或■32受力纵筋的混凝土叠合梁,其裂缝分布形式和裂缝发展与普通配筋叠合梁相近,但开裂早于普通配筋叠合梁,开裂荷载小于GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》的计算值;受力性能与普通配筋叠合梁相近;受弯承载力及短期刚度可以按照GB 50010—2010计算。增加纵向构造钢筋对裂缝开展、屈服荷载和受弯承载力的影响较小。试件受弯主裂缝的位置大多位于箍筋处,平均裂缝间距与规范计算值差异较大。按照JGJ 1—2014《装配式混凝土结构技术规程》规定的叠合面要求制作的试件,在峰值荷载前,未出现叠合面破坏。     

带竖向接缝的预制混凝土空心模剪力墙受弯性能试验研究

完成了6个带竖向接缝的预制混凝土空心模剪力墙试件在恒定轴力作用下的拟静力试验,研究了墙体的受弯性能以及竖向接缝的连接性能,明晰了墙体的破坏过程和破坏形态。试验结果表明：墙体破坏形态与钢筋混凝土剪力墙相似,破坏时墙体根部混凝土压溃、边缘构件纵筋压曲;部分墙体的破坏区域发展至中部墙板,预制混凝土与后浇混凝土剥离;竖向接缝构造合理、连接可靠,能够保证墙体的整体性能,对受弯性能基本无影响;试件的转角延性系数为4.35~12.54,具有良好的延性;提高边缘构件纵筋配筋率和轴压比,墙体的承载力提高,混凝土压溃面积增大;采用单排竖向插筋对墙体的受弯性能影响较小;GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》的计算方法可用于计算空心模剪力墙试件的承载力,计算结果较为保守。     

钢筋混凝土梁受剪承载力可靠度分析

在GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》修订过程中,所参考的试验数据主要来自85版设计规范背景资料,其构件数量及试验参数取值范围均存在一定的局限性。通过收集并整理国内外的钢筋混凝土矩形截面简支梁受剪试验数据,对GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》中钢筋混凝土梁受剪承载力计算公式的合理性进行分析,得到计算模式不定性的统计参数,并采用考虑基本变量概率分布类型的一次二阶矩方法进行可靠度分析。结果表明：GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》中均布荷载作用下钢筋混凝土梁受剪承载力的可靠指标能够满足GB 50068-2001《建筑结构可靠度设计统一标准》的要求;集中荷载作用下钢筋混凝土梁受剪承载力计算公式拟合曲线不再是更新后的试验数据的下包线,其可靠指标既不能满足GB 50068-2001《建筑结构可靠度设计统一标准》的基本要求,也明显低于正截面受弯承载力的可靠指标。建议GB 50010-2010在全面更新试验数据的基础上,校准钢筋混凝土梁承载力计算公式的可靠度。     

钢筋混凝土浅梁受剪承载力的修正计算

在更新钢筋混凝土矩形截面简支梁受剪试验数据的基础上，分析了GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中钢筋混凝土浅梁受剪承载力计算公式存在的问题。通过对集中荷载作用下987根无腹筋梁受剪试验数据进行非线性拟合得到混凝土项，并利用103组配对试件受剪试验结果验证了45°桁架模型的合理性，进而提出了修正计算式。结果表明GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中钢筋混凝土浅梁受剪承载力计算公式的安全度偏低，而对混凝土强度取值范围的限制偏于保守。修正计算式采用统一的表达式，且考虑了纵向受拉钢筋配筋率和尺寸效应的影响。集中荷载和均布荷载作用时，修正计算式的可靠指标较接近,且都能满足GB 50068—2001《建筑结构可靠度设计统一标准》的基本要求。     

新版结构规范和超限审查若干问题探讨

新修订的《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)、《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)、《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3—2010)已陆续发布和实施。全国《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》(建质[2010]109号)也已于2010年修订和实施。在新版结构规范使用过程中,仍发现存在一些感到疑惑的问题或值得探讨的方面,如相邻楼层刚度比计算的问题、框-剪结构中剪力墙数量及设计方法的问题、混合结构框架-核心筒和筒中筒的界限问题、刚重比计算指标与重力二阶效应的问题、"地震安评"的问题、加强层斜撑和相邻楼层受剪承载力比计算的问题、结构扭转不规则和塔楼偏置的问题等,这里一并提出来,供大家讨论。     

设计规范中钢混无腹筋梁受剪承载力计算公式对比分析

为了比较《混凝土结构设计规范》（GB50010—2010）和《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62—2004）中受剪承载力计算公式的异同,分析了国内外528根跨高比不小于5的无腹筋梁剪切试验数据,得出当梁的有效高度大于600mm或纵筋率小于1．5％时,《混凝土结构设计规范》（GB50010—2010）预测结果偏于不安全。《混凝土结构设计规范》（GB50010—2010）预测结果离散型大,而《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62—2004）预测结果相对保守。     

偏心受拉钢筋混凝土剪力墙受剪性能试验研究

对4个偏心受拉钢筋混凝土剪力墙试件进行了静力试验研究,研究发现：对于小剪跨比试件,轴拉力可以改善试件延性,同时降低剪力墙的受剪承载力和侧向刚度;提高剪力墙中的竖向分布钢筋配筋率可提高偏心受拉剪力墙的斜截面受剪承载力。GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中偏心受拉剪力墙斜截面受剪承载力计算公式可满足工程设计安全要求,但是该公式中未考虑竖向分布钢筋的贡献,对于竖向分布钢筋配筋率较高的剪力墙计算结果偏保守。提出了考虑竖向分布钢筋贡献的偏心受拉剪力墙斜截面受剪承载力计算式,同时,提出了偏心受拉剪力墙的设计建议,以期为实际工程设计提供参考。     

矩形截面框架柱双向受剪承载力研究

GB50010-200x《混凝土结构设计规范》(征求意见稿)对矩形截面钢筋混凝土框架柱双向受剪承载力计算公式进行了修正,修定后的公式仅对由混凝土提供的双向受剪承载力进行了折减。本文通过7根加载角度不同的矩形截面框架柱在斜向水平荷载作用下的受剪承载力试验,探讨修订公式计算矩形截面框架柱双向受剪承载力的可行性,试验结果和计算值的对比表明,修正后的公式可以安全计算矩形截面框架柱双向受剪承载力,而且具有一定的精度。     

弯剪破坏与轴力附加弯矩对钢筋混凝土柱极限变形能力的影响综述

钢筋混凝土(RC)柱变形能力计算是实现基于性能的抗震设计的基本条件。为此结合我国规范，针对弯剪破 坏模式相关研究成果进行总结与评述。讨论了以经验公式为主的RC柱极限变形计算方法，揭示了参数模型的不足 ；指出对于弯剪破坏模式，剪切作用和轴力二阶效应是造成变形计算离散的重要原因。塑性铰长度不是一个典型 的统计量，基于等效塑性铰长度模型得到的极限变形计算值离散性大。考虑塑性铰区弯剪相互作用，才能正确反 映柱的抗剪需求，但简化计算方法存在争议，且缺乏有效方法评价剪切作用对柱变形性能的影响。GB 50010— 2010《混凝土结构设计规范》中，对考虑地震作用的受剪承载力计算公式的修正能够有效避免RC柱在大位移下发 生剪切破坏，但对不同位移延性下剪切破坏构件的安全储备不同且离散性增大。轴力二阶效应导致相同的试验柱 在不同试验装置下剪力需求和极限变形不同，对弯剪破坏柱与弯曲破坏柱的影响也不相同。最后，结合极限变形 计算的现状，建议我国规范补充基于回归方法建立的极限变形下限值经验公式，以完善基于性能设计方法。     

基于试验数据的高强混凝土梁抗剪承载力计算方法Ⅰ.无腹筋梁

为了研究高强混凝土无腹筋梁抗剪承载力的计算方法,收集国内外关于高强混凝土无腹筋梁抗剪试验的抗剪承载力、混凝土强度、剪跨比、截面有效高度、受拉纵筋配筋率等试验数据,整理成包含291组数据的数据库。利用数据库中的实测数据对中国《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）、美国混凝土结构设计规范ACI 31-14和Zsutty提出的混凝土梁抗剪承载力公式用于高强混凝土梁的适用性进行评价,并分情况进一步研究中国规范公式,修正中国规范公式中的参数,得到一个新的公式。结果表明:3个公式用于高强混凝土梁时,Zsutty公式的预测结果最精确,中国规范公式的预测结果准确性次于Zsutty公式但好于美国规范公式;所得出的新公式较原规范公式更加适用于高强混凝土无腹筋梁。