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。     

钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力基于八面体强度的计算模型

针对钢筋钢纤维混凝土梁柱节点的受剪性能与承载力计算方法,采用混凝土八面体强度模型,并以国内外钢筋钢纤维混凝土梁柱节点相关试验数据为基础,对其进行了理论研究。建立了梁柱节点破坏时核心区混凝土正应力与剪应力之间的关系,提出了钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力计算方法,并分析了影响钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力的因素。结果表明,钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力随柱端轴压比、混凝土强度、节点核心区配箍率以及钢纤维含量特征参数的增加而增大;梁柱截面高度比对受剪承载力的影响较小。基于相关的试验数据,通过趋势分析验证了所提出的计算方法能够综合反映柱端轴压比、混凝土强度、节点核心区箍筋以及钢纤维含量特征参数的影响。研究结果可为钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力计算提供理论依据。     

基于软化拉压杆模型的钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力计算方法

在分析钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪机理的基础上,提出由斜压杆、水平和竖向抗力机构组成的钢筋钢纤维混凝土梁柱节点软化拉-压杆模型,明确混凝土、钢纤维、箍筋对节点受剪承载力的贡献,建立钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力计算方法,并通过低周反复荷载下钢筋钢纤维高强混凝土梁柱节点和钢筋钢纤维普通强度混凝土梁柱节点的试验结果进行验证。结果表明:混凝土中乱向分布的钢纤维可等效为数量相等的水平和垂直配筋;节点受剪承载力随钢纤维体积率、柱端轴压比、核心区配箍率以及核心区垂直配筋在一定范围内的提高有增大趋势;建立的梁柱节点受剪承载力计算模型和方法能较好地分析和预测钢筋钢纤维混凝土梁柱节点的受剪承载力。     

基于MCFT理论的钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪性能计算方法

在分析钢筋钢纤维混凝土梁柱节点破坏特征及受剪机理的基础上,将裂缝处乱向分布钢纤维的作用等效为钢纤维有效拉应力。基于修正压力场理论(MCFT),建立了钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪性能的计算模型,分析了钢纤维体积率和节点核心区水平配箍率对受剪承载力的影响。结果表明,随钢纤维体积率和水平配箍率的增加,节点受剪承载力均有提高,但钢纤维体积率的影响较水平配箍率小。最后,提出了与普通钢筋混凝土梁柱节点受剪承载力计算公式相衔接的钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力简化计算公式。     

钢纤维混凝土节点核心区抗裂性能试验研究

通过对钢纤维高强混凝土框架边节点试件在低周反复加载下的试验研究,探讨了钢纤维体积率、梁端钢纤维掺加范围、柱端轴压比和配箍率等对边节点核心区抗裂性能的影响。结果表明,随着钢纤维体积率、轴压比和钢纤维掺加范围的增大,钢筋钢纤维高强混凝土框架边节点抗裂荷载呈现增大的趋势。随着配箍率的减小,钢筋钢纤维高强混凝土框架边节点抗裂荷载呈现降低的趋势。并在普通混凝土框架边节点核心区斜截面抗裂荷载计算公式的基础上,提出了钢纤维高强混凝土框架边节点核心区斜截面抗裂荷载的计算公式,计算值与试验值吻合较好。     

钢筋钢纤维混凝土梁柱节点损伤特性及其计算方法

基于低周反复加载试验结果,研究钢筋钢纤维混凝土梁柱节点损伤演化特性。将变形与累积能量耗散指标相结合,建立反复荷载作用下钢筋钢纤维混凝土梁柱节点损伤的计算模型,分析影响钢筋钢纤维混凝土梁柱节点损伤的因素。结果表明：核心区钢纤维体积率、配箍率和轴压比是影响钢筋钢纤维混凝土梁柱节点损伤性能的主要因素;在相同的加载次数下,随钢纤维体积率、配箍率和轴压比的增大,梁柱节点损伤有所减小;其他影响因素相同的条件下,钢纤维体积率为1.0%和1.5%梁柱节点损伤曲线在破坏时的斜率较钢纤维体积率为0.5%的梁柱节点分别减小了21.6%和34.7%;配箍率为0.6%和1.2%的梁柱节点损伤曲线在破坏时的斜率较配箍率为0的梁柱节点分别减小了36.9%和59.4%;轴压比为0.3和0.4的梁柱节点损伤曲线在破坏时的斜率较轴压比为0.2的梁柱节点分别减小了12.5%和17.1%;所建立的反复荷载作用下钢筋钢纤维混凝土梁柱节点损伤计算模型,能够较好反映梁柱节点损伤演化的特点,可用于描述此类节点的损伤演化过程。     

钢纤维高强混凝土框架边节点核心区抗裂荷载的计算方法

通过对9个钢纤维高强混凝土框架边节点试件在低周反复加载下的试验研究,探讨了钢纤维体积率、梁端钢纤维掺加范围、柱端轴压比和配箍率等对边节点核心区斜截面抗裂荷载的影响。结果表明,随着钢纤维体积率、轴压比和钢纤维掺加范围的增大,钢筋钢纤维高强混凝土框架边节点抗裂荷载呈现增大的趋势。随着配箍率的减小,钢筋钢纤维高强混凝土框架边节点抗裂荷载呈现降低的趋势。并在普通混凝土框架边节点核心区斜截面抗裂荷载计算式的基础上,提出了钢纤维高强混凝土框架边节点核心区斜截面抗裂荷载的计算式,计算值与试验值吻合较好。     

核心区配箍率影响下HRB500E梁柱节点抗震研究

核心区箍筋可以约束混凝土同时改变梁柱节点传力机理。为研究不同核心区配箍率下高性能钢筋梁柱节点的抗震性能,设计高、低剪压比下共6个配置高性能钢筋(HRB500E)的足尺试件,并对其进行拟静力加载试验。本文分高、低两种剪压比情况下研究了配置不同核心区体积配箍率时梁柱节点的破坏模式、裂缝发展、滞回曲线、延性系数和能量耗散性能。研究结果表明:低剪压比情况下,随着核心区配箍率的增加,试件滞回曲线越来越饱满,试件的延性性能显著提高;高剪压比情况下,随着核心配箍率的增加,节点核心区越来越完整,试件的梁端承载力和延性系数有一定的提高。无论高剪压比还是低剪压比情况下,核心区配箍率都可以改变梁柱节点的破坏模式,且过低的配箍率会使试件表现出较差的耗能性能。     

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。     

钢纤维活性粉末混凝土梁柱中节点抗震性能试验研究

为研究钢纤维活性粉末混凝土梁柱中节点的抗震性能及受剪承载力,完成了8个钢纤维活性粉末混凝土梁柱中节点试件的拟静力试验,研究了钢筋强度、节点核心区配箍率、贯通节点的腰筋及柱内非角部钢筋对活性粉末混凝土梁柱中节点的破坏过程、破坏形态、受剪承载力、滞回特性、耗能、承载力和刚度退化等抗震性能的影响。结果表明,梁柱纵筋采用HRB600高强钢筋延缓了刚度退化速率,提高了试件的耗能能力;核心区箍筋配筋率的增大能够改善破坏阶段试件的承载力退化特性和耗能能力,节点核心区横向钢筋面积率为0~0.98%时,节点的受剪承载力和延性随横向钢筋面积率的增大而增大;贯通节点的梁内腰筋和柱内非角部钢筋均能够有效提高节点受剪承载力、延缓构件承载力的退化、提高其耗能能力。采用GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》的受剪承载力公式,对于低配箍率节点承载力计算偏于保守,当面积配箍率大于0.98%时偏于不安全;ACI 352-02中公式的计算结果与试验值更接近,约有9%~46%的安全裕度。     

纤维增强混凝土梁柱节点受剪承载力计算模型

普通混凝土梁柱节点由于节点区配箍率大、钢筋拥挤而施工不便。纤维增强混凝土材料(FRC)开裂后具有较强的桥接能力因而抗拉性能较好,可以替代部分或全部箍筋。基于前人对钢筋混凝土梁柱节点抗力机制的研究,提出了节点核心区采用FRC材料节点的计算模型,即斜压杆机制和软化桁架机制承担的水平剪力按一定比例组合的计算模型。将该计算模型节点受剪承载力计算值与试验值进行比较,结果表明:对低轴压比的试件,稍有保守,对高轴压比的试件,二者吻合较好。基于该计算模型的节点受剪承载力计算方法既可以进行节点核心区受剪承载力计算,还可以分别验算节点核心区FRC抗压强度和水平配箍率是否满足设计要求,具有较好的实用性。     

钢骨超高强混凝土框架节点受剪承载力试验研究与理论分析

为研究钢骨超高强混凝土框架节点核心区受力特征和受剪承载力,对12个节点试件进行了低周反复加载试验,分析受剪破坏模式、各加载阶段受力特征、箍筋和钢骨腹板应变以及轴压比、体积配箍率、钢骨形式对受剪承载力的影响。采用"四边加强的剪力墙"模型描述了节点核心区受剪机理,建立了受剪承载力计算式,对比分析了计算结果与试验结果。研究表明:开裂阶段节点核心区超高强混凝土承担的外荷载较多,达85%以上,箍筋和钢骨腹板承担的外荷载较少;试件屈服后,超高强混凝土承担的外荷载有所减少,而箍筋和钢骨腹板承担的外荷载明显增多,箍筋和钢骨腹板的应变增长较快,荷载-应变关系由最初近乎直线,发展为应变随荷载变化明显的曲线,且存在较大的残余应变;节点核心区受剪承载力随轴压比或体积配箍率的增加而增大;钢骨形式对受剪承载力影响不明显;受剪承载力计算结果与试验结果比值在0.94~1.02范围内,所提出的计算式具有较高的精度。     

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。     

钢筋钢纤维高强混凝土框架边节点抗震性能试验研究

对4个钢筋钢纤维混凝土框架边节点进行低周反复加载试验研究,探讨钢纤维体积率和配箍率对该类型节点抗震性能的影响。结果表明,随着钢纤维体积率和配箍率的增大,加强了对节点核心区混凝土的约束作用,增强了节点核心区抗剪能力,减慢了抗剪承载力退化速率,减缓了节点刚度退化程度,降低了刚度退化状况,减小了节点核心区剪切变形,增大了节点延性,提高了框架节点的耗能能力。     

钢纤维高强混凝土连梁抗剪试验研究

为了改善平行配置纵向受力钢筋和横向箍筋的高强混凝土连梁的抗剪性能,进行9根小跨高比钢纤维高强混凝土连梁(l/h≤2.5)和4根高强混凝土连梁的对比试验。考察了跨高比l/h、钢纤维体积掺率ρ_f、配箍率ρ_(sv)和加载方式对高强混凝土连梁的破坏形态和受剪承载力的影响。结果表明,以适量的钢纤维替代高强混凝土连梁中的部分箍筋,不仅可以提高连梁的受剪承载力,有效地防止混凝土保护层、斜裂缝面上和剪压区混凝土的酥裂和剥落,还能实现小跨高比高强混凝土连梁的破坏形态从脆性的剪切破坏到延性的弯曲破坏的转化。参照《纤维混凝土结构技术规程》CECS 38:2004中钢纤维混凝土箍筋梁受剪承载力的计算模式,给出低周反复荷载作用下(l/h≤2.5)和静载作用下的钢纤维混凝土连梁受剪承载力计算公式。     

单调反对称荷载下钢筋砼梁柱中节点数值分析

本文采用ABAQUS对单调反对称荷载作用下的钢筋混凝土梁柱中节点进行了数值模拟。首先分析了损伤因子和模型网格大小对梁端荷载–位移曲线的影响;其次从试件的梁端荷载-位移曲线、破坏模式、邻近节点区梁端受拉纵筋应变3个方面对比分析了有限元计算结果与试验结果,验证了有限元模型的有效性;最后重点研究了不同轴压比和不同核心区配箍率下单调反对称荷载的钢筋混凝土梁柱中节点的钢筋力学行为。研究结果表明:受压损伤因子大小对梁端承载力有明显影响,而受拉损伤因子对梁端承载力的影响可以忽略;邻近节点区梁端纵筋在柱顶轴力施加过程中(梁端未施加荷载)就产生了拉应变;节点核心区箍筋在低轴压比下产生显著应变的时间要早于高轴压比下;处于节点核心区中部区域箍筋应变较其上下箍筋应变大。     

钢筋钢纤维高强混凝土框架边节点抗震性能试验研究和有限元分析

通过4个钢筋钢纤维混凝土框架边节点的低周反复加载试验研究和有限元分析,探讨了钢纤维体积率和配箍率对该类型节点抗震性能的影响.结果表明,随着钢纤维体积率的增大,加强了对节点核心区混凝土的约束作用,增强了节点核心区抗剪能力,减慢了节点抗剪承载力退化速率,减缓了节点刚度退化程度,增大了节点延性,提高了框架节点的耗能能力.     

T形柱框架节点延性及承载力的试验研究

对10根T形柱节点进行了低周反复荷载作用下的试验研究,着重分析了T形柱节点的承载能力和破坏特点,梁、柱主筋和核心区箍筋应力变化;实测梁端的荷载-位移滞回曲线,研究轴压比、配箍率对节点核心区受剪承载力和延性性能的影响。并把试验结果与混凝土规范中矩形柱节点计算公式进行了比较。     

钢纤维对无粘结部分预应力高强混凝土扁梁柱板边节点抗震性能的影响

通过2个无粘结部分预应力高强混凝土扁梁柱板边节点在低周反复荷载下的拟静力试验,研究了节点核心区钢纤维对扁梁柱板边节点的破坏形态、承载力、延性及耗能能力等抗震性能的影响。研究表明钢纤维能改善无粘结部分预应力高强混凝土扁梁柱板边节点的破坏形态,然而,由于节点在柱侧梁端产生塑性铰破坏,在节点核心区掺入钢纤维对延性、承载力和耗能能力提高不明显。