RC框架偏心夹心节点抗震性能试验研究

论文摘要

在高层钢筋混凝土框架结构中,普遍存在柱的混凝土设计强度高于梁的现象,常规的施工方法是节点部位用柱混凝土来浇筑,给施工带来不便,甚至影响工程质量。如果节点部位用梁混凝土来浇筑,则可以简化施工过程、缩短工期,工程质量也能得到改善。不过,这将导致节点的混凝土设计强度比上下相邻柱的强度低,形成所谓的夹心节点。一些研究者就夹心节点在单调加载和低周反复加载下的性能进行了研究,为夹心节点在实际工程中的应用奠定了基础。然而,工程中梁柱偏心的现象普遍存在,对夹心节点同时又存在梁柱偏心的情况还没有研究先例。本文完成了6个偏心夹心梁柱组合体(两组不同的偏心距,偏心距大的一组在梁端采用水平加腋)在低周反复荷载作用下的拟静力试验,对偏心夹心节点的裂缝开展、位移延性、滞洄耗能、核芯区抗剪承载力等性能进行了分析,并探讨了偏心夹心节点的设计方法。本文得出的主要结论和建议如下:(1)所有偏心夹心梁柱组合体的位移延性均达到3.5以上,抗震性能良好。(2)偏心夹心梁柱组合体的破坏均是由于梁端破坏导致试件失效,节点部位按梁混凝土浇筑并没有改变其破坏模式。(3)对于偏心夹心梁柱组合体,由于节点区混凝土强度偏低,结构层间位移角比常规节点大。因此,对于采取偏心夹心节点的结构,若层间位移角值接近规范限值,应适当增大结构抗侧刚度。(4)当偏心夹心梁柱组合体的节点区配箍过密而影响施工时,可以采用X型钢筋与箍筋一起共同承担核芯区所承受的剪力。(5)采用梁端加腋的组合体其位移延性、耗能等方面的性能均好于没有加腋的组合体,说明采用梁端水平加腋能够改善组合体的抗震性能。(6)在设计偏心夹心节点时,为使其满足位移延性以及耗能等方面的要求,应对梁筋直径、剪压比等参数进行限制。(7)对于偏心夹心节点,由于核芯区抗剪承载力低于常规节点,对于抗震等级较低的结构也应进行核芯区抗剪承载力计算。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 研究意义
• 1.2 国内外研究概况
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 存在的不足
• 1.4 试验目的
• 2 试验方案
• 2.1 试件设计
• 2.2 材料性能试验结果
• 2.2.1 混凝土材料性能试验结果
• 2.2.2 钢筋材料性能试验结果
• 2.3 试验加载装置及加载制度
• 2.3.1 加载装置
• 2.3.2 加载制度
• 2.4 试验终止条件
• 2.5 量测内容和量测方法
• 3 试验现象和主要量测结果
• 3.1 小偏心距试件试验研究
• 3.1.1 试件参数
• 3.1.2 试验现象
• 3.1.3 梁纵筋应变
• 3.1.4 柱纵筋应变
• 3.1.5 核芯区箍筋应变
• 3.1.6 核芯区X 筋应变
• 3.1.7 梁外端P-Δ滞洄曲线
• 3.1.8 梁筋滑移量
• 3.2 大偏心距试件试验研究
• 3.2.1 试件参数
• 3.2.2 试验现象
• 3.2.3 梁纵筋应变
• 3.2.4 柱纵筋应变
• 3.2.5 斜向钢筋应变
• 3.2.6 核芯区箍筋应变
• 3.2.7 核芯区X 筋应变
• 3.2.8 梁外端P-Δ滞洄曲线
• 3.2.9 梁筋滑移量
• 4 试验结果分析
• 4.1 框架节点受力机理
• 4.2 梁柱组合体破坏模式
• 4.2.1 常规梁柱组合体破坏模式
• 4.2.2 夹心梁柱组合体的破坏模式
• 4.3 偏心夹心梁柱组合体节点区受力性能分析
• 4.3.1 核芯区有效宽度
• 4.3.2 核芯区受压承载力
• 4.3.3 核芯区受剪承载力
• 4.4 贯穿节点梁筋的粘结性能
• 4.4.1 实测梁筋滑移规律
• 4.4.2 梁筋滑移引起的梁外端挠度
• 4.4.3 梁筋粘结性能计算方法
• 4.4.4 梁筋粘结性能分析
• 4.5 试验试件的抗震性能分析
• 4.5.1 位移延性
• 4.5.2 承载力退化
• 4.5.3 耗能性能
• 4.5.4 结构层间位移角分析
• 5 偏心夹心梁柱组合体设计
• 5.1 核芯区抗剪承载力验算
• 5.2 核芯区受压承载力计算
• 5.3 偏心夹心梁柱组合体设计建议
• 6 结论与展望
• 6.1 主要研究结论
• 6.2 对后续工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录