高性能鋼筋混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)抗震性能試驗(yàn)研究.pdf

1、隨著我國(guó)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(shí)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(qiáng)度鋼筋作為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼主材的狀況已無(wú)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(yīng)用已成為迫切需要解決的課題。梁柱節(jié)點(diǎn)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(diǎn)受到水平、豎向剪力和彎矩的共同作用，受力相當(dāng)復(fù)雜，并且一旦受到損傷很難修復(fù)。應(yīng)用HRB500E高性

2、能鋼筋的混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)的抗震性能研究在國(guó)內(nèi)尚屬空白階段，因此，很有必要對(duì)高性能鋼筋混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)的抗震性能進(jìn)行深入研究。
　　本文對(duì)3榀配置高性能鋼筋混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了擬靜力試驗(yàn)，節(jié)點(diǎn)試件中鋼筋全采用水鋼開(kāi)發(fā)研制的HRB500E高性能鋼筋，重點(diǎn)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(guò)試驗(yàn)得到節(jié)點(diǎn)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(diǎn)配箍率對(duì)高性能鋼筋混凝土

3、梁柱節(jié)點(diǎn)抗震性能的影響。
　　根據(jù)試驗(yàn)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(diǎn)組合體在低周往復(fù)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(shè)計(jì)要求。梁配筋率的增大可以顯著提高梁柱節(jié)點(diǎn)組合體的屈服荷載和極限荷載，但會(huì)增大其屈服位移，降低其延性。增大節(jié)點(diǎn)核心區(qū)配箍率可增大節(jié)點(diǎn)的剪切剛度，減小梁柱節(jié)點(diǎn)的屈服位移，從而提高其延性；增大節(jié)點(diǎn)核心區(qū)配箍率還可提高梁柱節(jié)點(diǎn)的能量耗散性能。節(jié)點(diǎn)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(guò)試驗(yàn)現(xiàn)象可發(fā)現(xiàn)柱頂恒定軸壓力作用可延緩節(jié)點(diǎn)開(kāi)裂時(shí)間，并使開(kāi)裂方向往柱軸線方向偏離。通過(guò)對(duì)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(diǎn)核心區(qū)箍筋可充分發(fā)揮其屈服強(qiáng)度?！痘炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010–2010)中規(guī)定橫向鋼筋用作受剪時(shí)，其抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值大于360MPa時(shí)應(yīng)取360MPa，而HRB500E高性能鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為435MPa，可見(jiàn)規(guī)范規(guī)定過(guò)于保守，可能導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)箍

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

6、的自編程序?qū)︿摻罨炷亮褐?jié)點(diǎn)進(jìn)行受剪分析，得到其剪切應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系與抗剪強(qiáng)度，并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明：梁柱節(jié)點(diǎn)剪切應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好，梁柱節(jié)點(diǎn)抗剪強(qiáng)度計(jì)算值與試驗(yàn)值之平均比值為0.87，方差為0.23，吻合較好?；跀_動(dòng)應(yīng)力場(chǎng)模型的自編程序可用于梁柱節(jié)點(diǎn)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(diǎn)與普通鋼筋混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)有限元模型，模型中beamColumnJoint單元的剪切