配置500级纵筋的框架中间层中节点抗震性能试验及设计方法研究

论文摘要

目前我国钢筋混凝土结构普遍应用的非预应力钢筋强度为300～400MPa,比发达国家低1～2个等级。为节约资源,实现我国经济可持续发展,尽快使我国钢筋混凝土结构用钢筋实现与国际接轨,在我国工程界中急需推广和应用更高强度的钢筋。目前国家863计划已经完成了500级钢筋的研制开发,我国各大主要钢厂已经能够生产这种钢筋。为将该类钢筋尽快纳入工程建设标准中,需要对配有500级钢筋的各类钢筋混凝土构件的受力及抗震性能进行检验。本文通过按照《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）设计的五个梁柱钢筋均为500级钢筋的接近足尺寸的中间层中节点的低周交变加载试验,着重分析研究了在现有的规范设计条件下,使用高强度等级钢筋的情况下节点组合体的综合抗震性能,并结合本研究团队已经完成的七个配置500级钢筋的中间层中节点和多个配置普通钢筋的中间层中节点的低周交变加载试验,对比分析了贯穿节点段梁筋的粘结退化规律和节点的耗能性能。本文所针对的具体问题以及主要结论如下:①完成了一系列梁筋为500级钢筋且贯穿长度为20倍钢筋直径的高剪压比、中剪压比试件,组合体在节点剪切失效时所达到的位移延性均大于3小于4,表现出较差的综合抗震性能,但是组合体在节点剪切失效时所达到的层间位移角在0.04～0.06之间,明显大于普通配筋的试件的节点失效时的层间位移角0.038～0.043;②对试验实测结果的整理分析可知,按照规范限制条件设计的梁筋贯穿段为20倍钢筋直径的试件,贯穿节点段梁筋的粘结性能较差,和已完成的梁筋贯穿段为25倍的试件相比,同剪压比条件下,节点混凝土损伤严重,斜向压溃的进程更快,滞回线的耗能能力要差一些。③因500级钢筋的屈服应变比普通钢筋要大很多,所以构件的屈服位移相对较大,组合体所能达到的位移延性系数相对较小。④根据本研究团队已经完成的12个配置500级钢筋的中间层中节点和21个配置普通钢筋的中间层中节点梁柱组合体试验,分析了在钢筋强度、混凝土强度和剪压比以及贯穿中间层中节点梁筋相对长度等因素的影响下贯穿节点段梁筋的粘结退化规律,提出了受钢筋强度、混凝土强度和剪压比等参数影响的贯穿节点梁筋相对长度hc d的建议公式。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 使用高强钢筋的意义以及国内外主要规范对抗震结构使用钢筋强度的相关规定
• 1.2 国外对高强钢筋梁柱节点的主要研究成果
• 1.3 配置500级纵筋的抗震框架节点需要验证的主要问题及本文的主要研究内容
• 1.3.1 配置500 级纵筋的抗震框架节点需要验证的主要问题
• 1.3.2 本文的主要研究内容
• 2 试件设计与试验方案
• 2.1 试验目的
• 2.2 试件设计
• 2.2.1 试件几何尺寸
• 2.2.3 试件的配筋设计
• 2.3 试验加载方案
• 2.3.1 试验加载装置
• 2.3.2 试验加载制度
• 2.4 中间层中间节点的量测内容及方法
• 2.4.1 量测内容
• 2.4.2 量测方法
• 3 试验现象及测量结果
• 3.1 试件ghl-8
• 3.1.1 试件ghl-8 试验现象
• 3.1.2 试验ghl-8 主要测量结果
• 3.2 试件ghl-9
• 3.2.1 试件ghl-9 试验现象
• 3.2.2 试件ghl-9 主要测量结果
• 3.3 试件ghl-10
• 3.3.1 试件ghl-10 试验现象
• 3.3.2 试件ghl-10 主要测量结果
• 3.4 试件ghl-11
• 3.4.1 试件ghl-11 试验现象
• 3.4.2 试件ghl-11 主要测量结果
• 3.5 试件ghl-12
• 3.5.1 试件ghl-12 试验现象
• 3.5.2 试件ghl-12 主要测量结果
• 4 试验结果分析
• 4.1 各试件主要试验结果
• 4.2 贯穿节点梁筋粘结滑移及退化规律
• 4.3 节点剪切变形规律
• 4.4 组合体等效粘滞阻尼系数的变化及刚度、承载力的退化
• 4.5 节点箍筋对节点受力性能的作用
• 4.6 与梁、柱配置335 级钢筋节点抗震性能的综合对比
• 4.7 与日本高强钢筋高强混凝土节点抗震性能的综合对比
• 5 各国抗震框架节点设计控制条件对比
• 5.1 各国规范节点抗震抗剪承载力计算公式对比
• 5.1.1 新西兰Concrete Structures Standard, Partl－The Design of Concrete Structures，NZS3101（1995）的规定
• 5.1.2 我国《混凝土结构设计规范》（G850010-2002）的规定
• 5.1.3 欧洲共同体Eurocode 8 :Design of Structures for Earthquake Resistance，1995 的规定
• 5.1.4 三本规范节点抗剪承载力计算公式对比
• 5.2 各国规范对节点最大剪压比的控制条件
• 5.2.1 新西兰Concrete Structures Standard, Partl－The Design of Concrete Structures，NZS3101 （1995）的规定
• 5.2.2 美国.ACI Building Code Requirements for Structure Concrete and Commentary（.ACI318-08 and ACI318R-08）的规定
• 5.2.3 欧洲共同体Eurocode 8 :Design of Structures for Earthquake Resistance，1995 的规定
• 5.2.4 加拿大A23.3-04 Design of concrete structures 规定
• 5.2.5 日本AIJ Design Guildelines for Earthquake Resistant Concrete Buildings Based on Utimate Strengh Concept（1990）的规定
• 5.2.6 我国《混凝土结构设计规范》（G850010-2002）的规定
• 5.2.7 各国规范节点最大剪压比控制条件对比
• 5.3 各国规范关于贯穿节点梁柱纵筋粘结状况的限制条件
• 5.3.1 新西兰Concrete Structures Standard, Partl－The Design of Concrete Structures，NZS3101 （1995）的规定
• 5.3.2 美国ACI Building Code Requirements for Structure Concrete and Commentary （AC1318-08 and ACI318R-08）的规定
• 5.3.3 日本AIJ Design Guidelines for Earthquake Resistant Reinforced Concrete Buildings Based on Ultimate Strength Concept（1990）的规定
• 5.3.4 我国《混凝土结构设计规范》（GB50010—2002）的规定
• 5.3.5 欧洲共同体Eurocode 8 ： Design of Structures for Earthquake Resistance， 1995 的规定
• 5.3.6 各国规范贯穿节点梁柱纵筋限制条件对比
• 5.4 各国规范的节点最小配箍量控制条件
• 5.4.1 新西兰Concrete Structures Standard，Partl－The Design of Concrete Structures，NZS3101（1995）的规定
• 5.4.2 美国ACI Building Code Requirments for Structural Concrete（318-08） and Commen-tary（318R- 08）的规定
• 5.4.3 欧共体Eurocode 8: Design Provisions for Earthquake Resistance of Structure （1995） 的规定
• 5.4.4 加拿大Design of concrete structures CSA A23.3-04 的规定
• 5.4.5 日本AIJ Design Guidelines for Earthquake Risistant Reinforced Concrete Buildings based on Ultimate Strength Concept （1990）的规定
• 5.4.6 中国《混凝土结构设计规范》（G850010-2002）的规定
• 5.4.7 各国规范节点最小配箍量限制条件的比较
• 6 结论与初步设计建议
• 6.1 配置500 级纵筋节点试件试验的结论
• 6.2 对配置500 级纵筋的框架中间层中节点的初步设计建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 附录A 各试件的箍筋应变值
• 附录B 作者在攻读学位期间发表的论文目录