方钢管混凝土柱-不等高钢梁框架节点抗剪承载力分析

为研究方钢管混凝土柱-H型不等高钢梁框架节点的抗剪承载力,分析其破坏机理,建立适用于不等高钢梁节点的抗剪计算模型,提出了节点的抗剪承载力计算公式,比较了基于不同抗剪模型建立的抗剪承载力计算值与试验值的差异性。结果表明:节点域的破坏模式主要为上核心区的剪切斜压破坏;节点域抗剪承载力主要由钢管腹板、核心区混凝土主斜压杆及约束斜压杆共同承担。对比分析表明:提出的节点屈服抗剪承载力和极限抗剪承载力理论公式计算值更为接近试验值,验证了方钢管混凝土柱-不等高钢梁框架节点传力机理和承载力计算公式的正确性。     

钢筋混凝土夹芯节点抗剪承载力可靠度分析

高层建筑结构中,中底部几层柱混凝土强度往往高于梁板混凝土的强度等级,为施工方便或施工技术不当,形成夹芯节点。当梁柱混凝土级差过大时,节点承载力不能满足要求。结合某一实际工程项目用Monte-Carlo法对钢筋混凝土夹芯节点抗剪承载力的可靠指标β进行计算,并对钢筋混凝土夹芯节点定量分析了荷载效应比、轴压比、结构重要性、节点混凝土强度、节点核心区箍筋间距和强度等因素对节点抗剪承载力的可靠指标β的影响。研究结果表明:在柱混凝土强度等级为C60情况下,强度差大于20MPa的夹芯节点,可靠度指标均小于3.7,节点核芯区的抗剪能力要求不能满足,应采取相应的措施予以加强。     

钢骨及纤维增强混凝土异形柱中节点滞回性能

通过进行往复荷载作用下的T形钢骨、槽型钢骨、聚丙烯纤维、钢纤维增强的混凝土异形柱中节点试验研究,分析不同改善措施对混凝土异形柱中节点滞回性能影响。研究结果表明:在混凝土异形柱中节点核心区加入T形钢骨、槽型钢骨或掺入聚丙烯纤维、钢纤维均能使混凝土异形柱中节点的承载能力得到提高,使中节点的滞回特性得到改善。四种改善措施均能提高混凝土异形柱中节点受剪承载力,其中加入钢骨对提高混凝土异形柱节点的受剪承载力效果优于加入纤维的。     

基于ABAQUS的传统风格建筑钢筋混凝土梁-柱节点有限元分析

在传统风格建筑钢筋混凝土梁-柱节点抗震性能试验的基础上,采用ABAQUS非线性有限元软件对传统风格建筑钢筋混凝土梁-柱节点进行单调荷载作用下的有限元分析。通过对模型的有限元分析,得到了此类节点的变形图、混凝土受拉损伤分布图、最大主塑性应变云图和单调荷载作用下的P-Δ骨架曲线等。并且对节点体积配箍率、轴压比及上梁和下梁间距等影响此类节点抗剪承载力的主要因素进行了分析。结果表明:利用ABAQUS对传统风格建筑钢筋混凝土梁-柱节点的有限元分析结果与试验结果符合较好;随体积配箍率的增大,节点抗剪承载力提高幅度降低;随轴压比的增大,节点抗剪承载力和延性均得到不同程度的提高;上梁和下梁间距的变化对节点抗剪影响较小,考虑到上梁和下梁的协调性及建筑的美观性,建议在不影响建筑的美观基础上,上梁和下梁间距可以适当增大,以提高节点的抗剪能力。     

低周往复荷载下纤维混凝土增强框架节点抗剪性能试验研究

通过4个高韧性纤维混凝土增强框架节点的低周反复荷载试验,得到了该节点的破坏形态、荷载-位移滞回曲线和骨架曲线,测得了纤维混凝土增强框架节点核心区抗剪承载力试验值,并与现行规范公式的计算值进行了比较分析。结果表明:在框架节点核心区使用高韧性纤维混凝土,可有效控制节点核心区裂缝数量和宽度;节点抗剪承载力和耗能能力均有显著提高,框架的抗震性能得到了增强;抗剪承载力试验值与理论计算值具有较好的一致性,所得结论可为实际工程中纤维混凝土增强框架节点的设计提供参考。     

T形配钢钢骨混凝土柱抗震性能数值分析

为研究非对称配钢钢骨混凝土柱的抗震性能,基于12根T形配钢钢骨混凝土柱的拟静力试验研究进行非线性数值模拟,了解其破坏机制、承载力、延性及耗能能力,探讨轴压比、配钢率、剪跨比对抗震性能的影响。结果表明,低周反复荷载作用下T形配钢钢骨混凝土柱滞回曲线饱满,具有良好的延性和耗能能力。在峰值荷载前,数值模拟结果与试验结果吻合较好。轴压力在一定范围内提高了试件承载力,但降低了延性;增大配钢率能提高试件的承载力、刚度和延性,使得峰值荷载后试件的性能退化趋于平缓;剪跨比对试件破坏形态有显著影响,随剪跨比的增大试件延性性能提高。     

复式钢管混凝土外肋环板节点抗剪承载力研究

在已有理论和试验研究的基础上,对复式钢管混凝土外肋环板节点的抗剪受力性能进行分析。建立了节点核心区的抗剪受力模型,将节点域抗剪贡献分为三部分:节点域内外钢管腹板的抗剪贡献、节点主要连接件竖向肋板与锚固腹板的抗剪贡献以及节点域混凝土的抗剪贡献,推导了复式钢管混凝土柱节点屈服抗剪承载力和极限抗剪承载力的计算公式,为复式钢管混凝土柱节点的工程设计提供承载力计算方法。理论得到的节点屈服剪力和极限剪力值与试验结果进行了对比,并提出抗剪能力储备系数这一新指标反映节点的抗剪切破坏能力,量化地解释了节点发生梁铰破坏后抗剪能力的安全储备。得出此类新型节点在破坏时抗剪储备能力充足,可保证节点达到良好延性的破坏模式,说明节点设计符合强剪弱弯的抗震设计原则。     

钢框架异型节点核心区的受剪机理及承载力计算

为了研究钢框架异型节点的抗震性能以及节点两侧梁的截面高度比和轴压比对核心区抗剪承载力的影响,对6个"强构件弱节点"型式的异型节点进行了低周反复加载试验,获得了异型节点的破坏模式、滞回性能和承载能力。理论分析和试验结果表明,异型节点在加载过程中上核心区先发生屈服,紧接着下核心区屈服,最终破坏模式有4种;异型节点下核心区对上核心区有约束作用,使得上核心区屈服以后,其所受的剪力仍可以增大,直到下核心区屈服;常规节点核心区的抗剪承载力计算公式对异型节点核心区已不适用。根据试验结果,推导了异型节点核心区的抗剪承载力计算公式。     

钢骨及X形配筋增强的混凝土异形柱框架中节点受力性能

在混凝土异形柱框架中节点核心区分别加入T形钢骨、槽型钢骨或X形配筋,研究了不同增强措施下混凝土异形柱框架节点的受力性能,分析了混凝土异形柱框架中节点的破坏特征,对比混凝土异形柱框架中节点核心区混凝土应变的变化规律,同时也进行了箍筋应变的分析,以研究T形钢骨、槽型钢骨、X形配筋对混凝土异形柱框架中节点受力性能的增强作用。结果表明:在异形柱中节点核心区加入T形钢骨、槽型钢骨或X形配筋均能够改善混凝土异形柱框架中节点的受力性能,与剪力方向平行的混凝土异形柱框架中节点核心区腹板的箍筋应变比混凝土异形柱框架中节点核心区翼缘处的箍筋应变大,T形钢骨、槽型钢骨或X形配筋对提高混凝土异形柱框架中节点核心区混凝土主拉应变作用显著。     

异形柱框架节点抗震性能试验研究

通过6个2/3比例的T形柱框架节点的低周反复试验,考察了轴压比、柱翼缘宽度等因素对节点裂缝开展、节点的破坏机理的影响。提出了翼缘宽度对节点抗剪性能的影响与梁柱抗弯刚度比有关,指出了翼缘板对节点抗剪承载力影响的修正系数ξf须考虑梁柱抗弯刚度比的影响,而不能仅按《混凝土异形柱结构技术规程》(征求意见稿)中的bf-bc来反映。     

CFRP板条嵌入式加固RC框架节点的抗震性能试验研究及有限元分析

为验证 CFRP板条嵌入式加固方法对提升十字形 RC框架节点抗震性能的有效性,开展了1 个 CFRP板条嵌入式加固节点和1个对比节点的拟静力试验研究.试验结果表明:在核心区及相邻梁端嵌入 CFRP板条可起到类似箍筋的抗剪作用,使得节点由核心区剪切破坏转变为梁端受弯破坏,且梁铰得到转移;构件抗震性能明显提升,承载力和延性分别提高了16．3%和13．7%.同时, 利用 ABAQUS建立试验数据验证的有限元模型,并对节点主要加固设计参数进行影响分析.结果表明,节点承载力随着 CFRP板条面积的增大、板条间距的减小和基体混凝土强度的提高而提高.所提节点加固方法体现出塑性铰转移的抗震设计理念,同时提高核心区抗剪强度和梁端的抗弯强度,可用于 RC节点的抗震加固.     

混凝土框架柱抗剪承载力计算公式的可靠度分析探讨

通过试验研究，提出了基于能力设计法的框架柱塑性铰区抗剪承载力计算公式，并对此进行了可靠度分析。定量分析了该计算公式的可靠指标与剪跨比、配箍率等因素的关系。同时针对目前我国现行规范抗剪承载力计算的可靠度指标偏低较多的情况，该建议公式对不同抗震要求的构件提出了不同的可靠指标，既考虑了我国设计习惯，又体现了能力设计法的要求，充分考虑了安全性的要求，对工程应用具有较大的参考价值。论文的主要研究成果已被《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)吸收。     

碳纤维布增强混凝土平面框架节点抗剪性能试验研究与机理分析

混凝土平面框架节点核心区不存在直交梁的影响,可以应用碳纤维布直接进行加固,以增强地震作用下节点核心区的抗剪承载力。根据足尺混凝土框架节点低周反复加载试验结果,对碳纤维布的增强机理进行了分析和讨论,并在此基础上提出了实用的加固计算公式。     

超高韧性水泥基材料新型框架节点性能研究

进行了9个超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)新型框架节点的抗震试验。研究了轴压比和核心区箍筋间距对新型节点承载能力、滞回特性和耗能能力的影响。结果表明,UHTCC节点出现了大量裂缝间距仅为1mm左右的微细斜向裂缝,节点的开裂荷载和抗剪承载力都有明显的提高。UHTCC材料可降低甚至消除节点核芯区箍筋的用量。在试验基础上,对UHTCC新型框架节点的开裂荷载和极限承载力进行了理论计算,计算值和试验结果总体吻合较好。     

锈蚀钢筋混凝土框架中节点抗剪强度研究

随着服役时间的增长，侵蚀环境下钢筋混凝土框架节点因钢筋发生不同程度的锈蚀而造成承载性能下降，严重影响建筑结构的安全使用。本文在已有钢筋混凝土框架节点抗剪强度理论模型的基础上，考虑钢筋锈蚀对框架节点受力性能的影响，建立锈蚀钢筋混凝土框架中节点受剪承载力计算公式。通过11组锈蚀钢筋混凝土节点试验数据，对建议理论模型进行验证。研究结果表明，锈蚀钢筋混凝土节点受剪承载力试验值与理论计算值之比的平均值为0.951，方差为0.075，二者吻合较好，本文建议的计算方法可用于锈蚀钢筋混凝土框架中节点承载力分析。     

地震区混凝土框架柱塑性铰区剪切抗力延性设计试验研究

允许钢筋混凝土框架柱端出现塑性铰但又不形成柱铰破坏机构是一个十分现实而又未得以很好解决的课题。通过10个钢筋混凝土框架柱构件抗震剪切抗力的试验研究,明确了加载全过程框架柱构件中箍筋与混凝土的抗剪贡献及比例,并根据相关试验资料,提出了反复荷载下框架柱抗剪承载力随构件延性系数的变化关系,并提出了框架柱塑性铰区抗震剪切承载力延性计算公式,部分成果已为修订《混凝土结构设计规范》采用。     

高强钢筋混凝土柱轴心受压承载力可靠度研究

课题组搜集186根高强钢筋混凝土轴压柱的试验数据,得到相关统计参数,选用JC法并利用MATLAB软件编制计算程序迭代求解高强钢筋混凝土柱轴压承载力可靠指标。分析不同荷载组合、钢筋强度、混凝土强度以及配筋率等参数对混凝土柱轴压承载力可靠指标的影响。研究结果表明:高强钢筋混凝土柱轴压承载力可靠指标随计算模式不确定性系数的增大而增大;随着荷载效应比的增大,可靠指标呈现出先增大后减小的趋势;可靠指标随钢筋强度的提高而减小,随混凝土强度提高而增大;随着配筋率的增大,可靠指标逐渐减小,高配筋率对轴压构件不利。     

配置600MPa钢筋高韧性混凝土框架中节点变形性能

通过对配置600 MPa级高强钢筋高韧性混凝土框架梁柱中节点进行拟静力试验研究,对比分析高强钢筋高韧性混凝土框架梁柱中节点的破坏特征、节点核心区剪切变形、梁端塑性铰变形及各种变形组成比例等。研究结果表明:配置600 MPa级高强钢筋高韧性混凝土中节点的破坏特征比普通混凝土节点得到显著改善,节点核心区剪切变形得到减小,梁端转动能力得到增加。减小配置600 MPa级高强钢筋高韧性混凝土框架梁柱中节点轴压比或剪压比、增加配箍特征值能够改善节点核心区的剪切变形,提高梁端塑性转角,从而提高配置600 MPa级高强钢筋高韧性混凝土框架梁柱中节点的变形性能。     

传统框架及楼板局部设缝框架梁端剪力增大系数分析

梁端剪力增大系数是实现结构"强剪弱弯"的关键措施之一。分析了传统框架的梁端剪力增大系数,表明现浇楼板对框架梁端抗剪承载力的影响不可忽略,抗震规范给出的梁端剪力增大系数难以实现梁"强剪弱弯"的抗震要求,由此对框架梁侧楼板局部设缝,以消除楼板对框架梁端抗弯承载力的贡献。进而分析了该楼板局部设缝框架的梁端剪力增大系数,表明当框架底部实配钢筋αAs≤1.1βAs+0.1As时,即框架梁端底部实配钢筋面积不超过该处计算配筋面积的1.1倍与支座负弯矩配筋面积的0.1倍之和时,现行抗震规范给出的梁端剪力增大系数对于楼板局部设缝的框架可以实现"强剪弱弯"的要求,从而使梁弯曲破坏先于受剪破坏。     

十字带侧板型抗剪连接件受剪性能试验研究

提出一种十字带侧板型抗剪连接件,以混凝土强度、抗剪连接件长度、抗剪连接件数量为参数设计四个试件,并进行往复加载试验,研究其破坏形态、剪力-位移曲线、骨架曲线、初始刚度、抗剪承载力和应变等指标。结果表明:四个试件的破坏形态基本一致,均由抗剪连接件与混凝土梁连接处率先产生裂缝,并向上端和下端发展,在混凝土出现压溃后达到极限状态;剪力-滑移曲线走势基本相同,均包括初始弹性阶段、弹塑性阶段和破坏阶段。另外,提高混凝土强度可增大试件初始刚度达16.44%,并能有效降低位移及应变;增大抗剪连接件长度仅提高试件初始刚度的4.25%,且对位移和应变的影响也较小;提高抗剪连接件数量可使初始刚度增大47.82%,抗剪连接件始终处于弹性,且有效减小位移和混凝土损伤,以及提高试件承载能力,满足弯剪分离式组合连接节点预期1mm最大位移的要求。