新型再生混凝土疊合梁梁柱節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對建筑物的施工速度、質(zhì)量以及發(fā)展綠色建筑的要求越來越高。兼具裝配式與現(xiàn)澆整體式建筑優(yōu)點(diǎn)的混凝土疊合結(jié)構(gòu)，逐漸成為了行業(yè)的焦點(diǎn)。目前，已經(jīng)投入使用的預(yù)制疊合梁有U型、矩形、倒T型等幾種類型，它們都存在各自的缺陷。其中，矩形自重大;倒T型仍需支設(shè)梁兩側(cè)模板;U型梁強(qiáng)度低、運(yùn)輸中易破損且施工中需要較多支撐等。因此，需要一種新型疊合梁對其進(jìn)行改善。
　　另外，由于城市規(guī)劃發(fā)展及舊建筑物使用年限將至等原因，大量的舊建筑物

2、需拆除重建，從而產(chǎn)生了大量的建筑垃圾。這些建筑垃圾處理不當(dāng)會造成環(huán)境污染以及占用土地等嚴(yán)重后果，與此同時國內(nèi)外大量的城市建設(shè)使得建筑材料面臨著資源枯竭的危險。故如何在不降低結(jié)構(gòu)性能的前提下有效利用廢棄混凝土，以滿足綠色建筑的要求成為當(dāng)下的研究熱點(diǎn)。
　　綜合以上研究背景，本研究通過試驗(yàn)研究在U型預(yù)制疊合梁基礎(chǔ)上加入再生混凝土作為芯部，以克服U型預(yù)制疊合梁運(yùn)輸中易破損、施工時強(qiáng)度低需大量支撐的缺點(diǎn)，并將梁兩端的芯部混凝土做成階梯型截

3、面，以加大梁柱節(jié)點(diǎn)處疊合面面積提高結(jié)構(gòu)的整體性并降低預(yù)制疊合梁的自重，同時現(xiàn)澆部分全部采用再生混凝土，做到最大限度利用再生資源，以滿足綠色建筑的要求，以此形成新型再生混凝土疊合梁。
　　本研究制做了1根新型再生混凝土疊合梁梁柱節(jié)點(diǎn)的試驗(yàn)組試件，4根對照組試件，共計(jì)五根模型試件。進(jìn)行了靜力加載模型試驗(yàn)，測得各試件的開裂荷載值、極限承載力值、荷載-撓度曲線、鋼筋及混凝土的荷載-應(yīng)變益線、梁端疊合面的受力特點(diǎn)等結(jié)果。并運(yùn)用相關(guān)理論公式及

4、ABAQUS有限元軟件分析等方法與其進(jìn)行了對比分析研究，得出如下結(jié)論:
　　(1)通過對各試件開裂荷載與極限承載力的計(jì)算值與試驗(yàn)值的對比分析，提出《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010-2010)中6.2.10的正截面受彎承載力計(jì)算公式1～4和7.2.3、7.2.4的計(jì)算開裂荷載的公式可以用于新型再生混凝土疊合梁，計(jì)算結(jié)果偏于安全。
　　(2)本研究提出的創(chuàng)新構(gòu)造型式的新型再生混凝土疊合梁，即將預(yù)制區(qū)分為芯部和U型等兩部分制

5、作，且梁端疊合面為階梯型;結(jié)合以箍筋作為疊合面的抗剪連接件，實(shí)現(xiàn)了提高結(jié)構(gòu)整體性和承載力的目的。
　　(3)通過對各試件極限承載力的對比分析得出，將試件U型部分的材料用普通混凝土替換再生混凝土，可以起到提高試件整體承載力的作用;芯部采用再生混凝土，且所占預(yù)制截面比例控制在30％（本研究所采用的）以內(nèi)時，不會降低試件承載力，并且能夠?qū)崿F(xiàn)利用再生骨料的環(huán)保意義;梁端采用階梯型的疊合面與采用傾斜面型的疊合面相比，對結(jié)構(gòu)受力更有利，可以進(jìn)

6、一步提高試件的極限承載能力。
　　(4)新型再生混凝土疊合梁試件與整澆梁試件雖然構(gòu)造上不同，但其撓度發(fā)展規(guī)律基本一致;另外，由荷載-撓度曲線在試件開裂后的斜率對比可以得出，本研究創(chuàng)新提出的新型再生混凝土疊合梁的構(gòu)造型式對于提高再生混凝土疊合梁受力性能、擴(kuò)大其工程應(yīng)用范圍有重大意義。
　　(5)通過對各試件位移延性的對比分析，本研究提出的新型再生混凝土疊合梁梁柱節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造做法和材料的使用，很好地改善了預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)位移延性

7、差的缺陷，使其具有了良好的抗震性能，且芯部采用彈性模量較低的再生混凝土材料試件可以獲得更好的延性。通過對塑性鉸長度和轉(zhuǎn)動能力的研究，得出在塑性鉸轉(zhuǎn)動能力對比上，新型再生混凝土疊合梁基本達(dá)到了整澆梁的水平。
　　(6)通過對各試件裂縫的對比分析得出:在配筋相同的情況下，新型再生混凝土疊合梁梁柱節(jié)點(diǎn)對鋼筋的利用率在各試件中最高;在受力過程中，新型再生混凝土疊合梁梁柱節(jié)點(diǎn)的整體性較好，應(yīng)力分布較為均勻，且均優(yōu)于現(xiàn)有研究中的梁端疊合面為傾

8、斜面的疊合梁。
　　(7)通過對各試件實(shí)際剛度的對比發(fā)現(xiàn)，新型再生混凝土疊合梁梁柱節(jié)點(diǎn)試件由于組合截面的特性，使得其開裂前的早期剛度較其他試件稍大，但在開裂后各試件的實(shí)際剛度十分相近;通過對試件的實(shí)際剛度與計(jì)算剛度的統(tǒng)計(jì)得出，新型再生混凝土疊合梁梁柱節(jié)點(diǎn)試件開裂后正截面剛度折減系數(shù)β的修正公式，如下，經(jīng)驗(yàn)算其吻合效果良好。β=0.68/1+（1.16-Mcr/M）/（6αEρ）
　　(8)通過對梁端芯部疊合面采用傾斜面型和階

9、梯型的兩個試件的梁端疊合面的對比分析，發(fā)現(xiàn)梁端采用傾斜疊合面對裂縫發(fā)展無抵抗能力，裂縫一旦進(jìn)入便會持續(xù)發(fā)展，對結(jié)構(gòu)承載不利，而采用階梯型疊合面對疊合面處裂縫的發(fā)展有較好的抑制作用，較前者相比可提高7.1％的承載力。
　　(9)通過ABAQUS模型分析得出的荷載—撓度曲線與試驗(yàn)值的對比分析，得出二者雖有一定差異，但差值較小，故ABAQUS軟件可以較好地對本研究提出的新型再生混凝土疊合梁進(jìn)行分析計(jì)算;從應(yīng)力云圖中可以看出，每個試件模型