高性能鋼筋混凝土梁柱節(jié)點抗震性能試驗研究.pdf

1、隨著我國土木工程行業(yè)的高速發(fā)展，土木工程結(jié)構(gòu)正向大型化、多樣化發(fā)展，為實現(xiàn)節(jié)能減排、綠色環(huán)保和土木工程行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，普通強度鋼筋作為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼主材的狀況已無法滿足上述需求，發(fā)展低成本高性能鋼筋并研究其工程應用已成為迫切需要解決的課題。梁柱節(jié)點廣泛存在于房屋、橋梁等土木工程結(jié)構(gòu)中，它是保證結(jié)構(gòu)整體工作的重要構(gòu)件，在地震作用下，節(jié)點受到水平、豎向剪力和彎矩的共同作用，受力相當復雜，并且一旦受到損傷很難修復。應用HRB500E高性

2、能鋼筋的混凝土梁柱節(jié)點的抗震性能研究在國內(nèi)尚屬空白階段，因此，很有必要對高性能鋼筋混凝土梁柱節(jié)點的抗震性能進行深入研究。
　　本文對3榀配置高性能鋼筋混凝土梁柱節(jié)點進行了擬靜力試驗，節(jié)點試件中鋼筋全采用水鋼開發(fā)研制的HRB500E高性能鋼筋，重點研究了在梁柱組合體中采用高性能鋼筋的工程可行性、優(yōu)越性和抗震性能。通過試驗得到節(jié)點試件梁端力–位移滯回曲線、骨架曲線和延性系數(shù)等抗震性能特征值。研究了梁配筋率和節(jié)點配箍率對高性能鋼筋混凝土

3、梁柱節(jié)點抗震性能的影響。
　　根據(jù)試驗現(xiàn)象和抗震性能特征值可看出配置高性能鋼筋的梁柱節(jié)點組合體在低周往復荷載作用下，顯示出良好的延性和能量耗散性能，能滿足抗震設計要求。梁配筋率的增大可以顯著提高梁柱節(jié)點組合體的屈服荷載和極限荷載，但會增大其屈服位移，降低其延性。增大節(jié)點核心區(qū)配箍率可增大節(jié)點的剪切剛度，減小梁柱節(jié)點的屈服位移，從而提高其延性；增大節(jié)點核心區(qū)配箍率還可提高梁柱節(jié)點的能量耗散性能。節(jié)點核心區(qū)箍筋間距越小，剪切裂縫寬度越

4、小，間距越小。通過試驗現(xiàn)象可發(fā)現(xiàn)柱頂恒定軸壓力作用可延緩節(jié)點開裂時間，并使開裂方向往柱軸線方向偏離。通過對比3榀試件貫穿梁筋粘結(jié)滑移，梁筋直徑越小，其粘結(jié)錨固性能越好。高性能鋼筋用作節(jié)點核心區(qū)箍筋可充分發(fā)揮其屈服強度?！痘炷两Y(jié)構(gòu)設計規(guī)范》(GB50010–2010)中規(guī)定橫向鋼筋用作受剪時，其抗拉強度設計值大于360MPa時應取360MPa，而HRB500E高性能鋼筋的抗拉強度設計值為435MPa，可見規(guī)范規(guī)定過于保守，可能導致節(jié)點箍

5、筋配置過剩，造成不必要的資源浪費和施工上的困難。
　　擾動應力場模型是在修正的斜壓場理論上進行改進而得到的一種模型，可以考慮裂縫間的剪切滑移效應，主要用于鋼筋混凝土構(gòu)件中應力紊亂區(qū)的受剪分析。采用基于擾動應力場模型的自編程序?qū)︿摻罨炷良羟邪暹M行受剪分析，得到其抗剪強度，并與試驗結(jié)果進行對比。結(jié)果表明：其抗剪強度計算值與試驗值之平均比值為1.16，方差為0.11，吻合良好。從而驗證了自編程序的準確性與可靠性。采用基于擾動應力場模型

6、的自編程序?qū)︿摻罨炷亮褐?jié)點進行受剪分析，得到其剪切應力應變關系與抗剪強度，并與試驗結(jié)果進行對比。結(jié)果表明：梁柱節(jié)點剪切應力應變關系計算結(jié)果與試驗結(jié)果吻合良好，梁柱節(jié)點抗剪強度計算值與試驗值之平均比值為0.87，方差為0.23，吻合較好?；跀_動應力場模型的自編程序可用于梁柱節(jié)點受剪行為分析。
　　采用OpenSees建立了高性能鋼筋混凝土梁柱節(jié)點與普通鋼筋混凝土梁柱節(jié)點有限元模型，模型中beamColumnJoint單元的剪切