钢筋混凝土框架变梁异型节点抗震性能试验研究

论文摘要

随着社会经济的发展、建筑功能的需要以及工业厂房结构中特殊工艺的要求,钢筋混凝土框架异型节点(变梁截面节点)广泛的出现于各种建筑结构中。该类非常规节点的特点在于节点核芯处两侧梁截面变化较大,其受力特征明显不同于常规节点。我国现行规范中有关该类节点给出的处理规定,仅仅是从经验或者概念意义上的考虑所得,缺乏充足的试验依据和深入的理论分析。因此,开展此类异型节点的研究工作具有较大的理论意义和实用价值。本文针对以上情况,对4个钢筋混凝土框架异型节点试件(变梁截面)进行了抗震性能试验研究。通过分析中节点两侧梁截面变化、轴压比、节点核芯箍筋等因素对节点核芯区抗剪性能的影响,结合试验结果,探讨了异型中节点的受力机理及破坏模式。异型中节点以小核芯为控制单元,节点核芯区的受剪承载能力取决于小核芯区的混凝土强度、尺寸和配筋状况。由于应力扩散,大核芯区对小核芯区具有约束作用,这种约束作用通过大核芯面积与小核芯面积的比来反映,即大核芯区对小核芯区约束系数。贯穿节点的梁筋过早出现粘结退化会给组合体的抗震性能带来不利影响。它将加重组合体滞回曲线的捏缩,降低试件的耗能能力,反向加载时构件的刚度明显降低。分类讨论了当小梁截面高度小于或大于大梁截面高度的一半时,节点抗剪承载力计算及核芯区箍筋受力不均匀等问题。通过对异型中节点受力机理及破坏模式的分析,结合常规节点的设计方法,以节点通裂状态为准则,对该类变梁截面异型中节点的抗震设计方法提出建议和实用的设计表达式,以期对含有该类非常规节点的实际工程的设计提供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景及问题的提出
• 1.2 节点的震害
• 1.2.1 国外震害举例
• 1.2.2 国内震害举例
• 1.3 钢筋混凝土框架节点的抗震性能
• 1.3.1 节点的刚度要求
• 1.3.2 节点的变形要求
• 1.4 研究现状
• 1.4.1 常规节点的研究现状
• 1.4.2 异型节点的研究现状及有待解决的问题
• 1.5 本文研究内容
• 第二章 变梁截面异型节点实验
• 2.1 试验背景和试验目的
• 2.1.1 试验背景
• 2.1.2 试验目的
• 2.2 试件的设计
• 2.2.1 试件尺寸及配筋表
• 2.2.2 尺寸及配筋图
• 2.3 试件的制作
• 2.3.1 钢筋混凝土及模板的制作
• 2.3.2 混凝土的浇筑
• 2.3.3 材料的力学性能
• 2.4 加荷和测试
• 2.4.1 加荷设备
• 2.4.2 加载制度
• 2.4.3 测量内容
• 2.4.3.1 位移和变形的测量
• 2.4.3.2 钢筋应变测量
• 2.4.3.3 混凝土应变片测量
• 2.4.4 测量原理
• 2.4.4.1 梁端位移
• 2.4.4.2 核心区剪切变形
• 第三章 低周反复加载试验结果及分析
• 3.1 主要实验结果
• 3.2 试件破坏形态描述及比较
• 3.2.1 初裂阶段
• 3.2.2 通裂阶段
• 3.2.3 极限阶段
• 3.2.4 破坏阶段
• 3.3 破坏形态的比较
• 3.3.1 节点1 的破坏描述
• 3.3.2 节点3 的破坏描述
• 3.3.3 节点4 的破坏描述
• 3.3.4 节点5 的破坏描述
• 3.4 承载能力影响因素的分析
• 3.4.1 梁截面变化对节点抗剪强度的影响
• 3.4.2 轴压力
• 3.4.3 水平箍筋
• 3.5 节点的变形及延性
• 3.5.1 梁端P—△滞回曲线及刚度退化
• 3.5.2 能量耗散
• 3.5.3 延性性能
• 3.6 试件的特征荷载及破坏形式
• 第四章 变梁截面异型节点的受力机理及其承载力公式
• 4.1 节点受力机理
• 4.2 常规节点受力机理
• 4.2.1 斜压杆机理
• 4.2.2 桁架机理
• 4.3 变梁截面异型节点受力机理
• 4.4 变梁截面异型节点的破坏机理及破坏模式
• 4.5 节点的抗震设计原则
• 4.6 节点承载力公式
• 4.6.1 常规节点核心区剪切破坏的验算
• 4.6.2 变梁截面异型节点抗剪承载能力公式
• 4.6.3 变截面异型节点核芯区抗震验算
• 4.7 规范公式与本文所提公式的比较
• 第五章 结语
• 5.1 本文试验研究结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢