框架高剪压比中节点抗震性能研究

论文摘要

本文完成了通过对按《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）设计的4个接近足尺的不同轴压比的高剪压比下钢筋混凝土框架中节点梁柱组合体的低周交变加载试验，模拟地震时地震波输入，着重研究了高剪压比下梁柱组合体的延性、刚度、承载力及耗能性等的变化规律和轴压比对节点抗震性能的影响，分析和测试了梁筋在节点中的粘结滑移规律，节点区箍筋的受力规律以及关于节点的滞回性能、耗能能力及刚度退化规律，从而对这类节点的剪力传递机构特征、损伤发育情况及其综合抗震性能有一个较全面的认识，同时根据试验数据，利用ANSYS软件建模，并进行有限元分析，为完善设计规范和在框架非弹性动力反应分析中建立更合理的分析模型和滞回模型提供了依据。通过试验结果的分析后发现：（1）梁筋贯穿段的粘结特征对节点抗震性能有较重要影响。梁筋的粘结性能和剪压比的变化成反比，和轴压比的变化成正比，并和节点组合体非弹性变形成反比。（2）当节点处于高剪压比下时，应考虑在当前抗震抗剪公式的基础上，随轴压比的增大而进一步适当增加节点的配箍量。（3）为了与今后建筑结构中高强钢筋、高强混凝土的使用相适应，鉴于在同等设计条件下，高强钢筋的使用会使用筋量减少，降低粘结能力，规范规定的贯穿节点梁纵筋直径的上限要求d b hc的取值上限时应考虑钢筋强度及混凝土等级的影响。并对框架中节点的抗震设计提出一些展望，应综合“概念设计”和“构造要求”，确保结构设计安全经济。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 致谢
• 插图清单
• 表格清单
• 第一章 绪论
• 1.1 抗震设防目标
• 1.2 研究背景
• 1.3 抗震框架节点的延性设计准则
• 1.4 本文的目的
• 第二章 框架震害分析
• 2.1 地震概述
• 2.2 工程结构抗震的概念设计
• 2.3 框架的震害
• 2.4 结构构件的震害
• 第三章 框架节点受力机理与分析
• 3.1 框架节点震害及分析
• 3.2 框架节点受力机理与分析
• 3.2.1 节点研究概况
• 3.2.2 框架节点受力机理
• 3.3 影响节点承载力的因素
• 3.3.1 轴向力
• 3.3.2 水平箍筋
• 3.3.3 柱子纵向钢筋
• 3.3.4 垂直钢筋
• 3.3.5 直交梁
• 3.3.6 反复荷载作用
• 3.3.7 楼板
• 3.3.8 梁端加腋及偏心影响
• 3.3.9 预应力作用
• 3.4 框架节点设计方法
• 3.4.1 框架节点的设计准则
• 3.4.2 节点抗震设计方法
• 第四章 试验方案
• 4.1 试件的选择
• 4.1.1 试件尺寸与受力简图
• 4.1.2 试件的材料性能
• 4.2 试验的加载概况
• 4.2.1 试验加载方式
• 4.2.2 试件失效准则
• 4.3 测量的主要内容
• 4.4 小结
• 第五章 试验结果及数据分析
• 5.1 贯穿节点梁柱筋在不同μΔ下的应变分布
• 5.2 贯穿节点钢筋的粘结性能
• 5.3 贯穿节点的梁筋相对于相邻柱边的水平滑移量
• 5.4 节点水平箍筋对节点受力性能的作用
• 5.5 组合体的滞回特征
• 5.6 骨架曲线
• 5.7 刚度退化
• 5.8 耗能能力
• 5.9 小结
• 第六章 用 ANSYS 软件进行节点非线性有限元分析
• 6.1 概述
• 6.2 节点模型的相关理论基础
• 6.2.1 选取单元类型
• 6.2.2 混凝土单元理论基础及相关参数的确定
• 6.2.3 钢筋单元理论基础及相关参数的确定
• 6.3 节点有限元模型的建立与求解设置
• 6.3.1 节点有限元模型的建立
• 6.3.2 求解设定
• 6.4 结果后处理
• 6.5 轴力为 400kN 的钢筋混凝土框架节点的有限元分析
• 6.5.1 有限元模型与试验模型的对比
• 6.5.2 应力应变分析
• 6.5.3 不同轴向力作用下的滞回曲线
• 第七章 结论和展望
• 7.1 结论
• 7.2 框架节点抗震设计的展望
• 参考文献