RC梁柱节点抗剪机理及承载力计算方法综述

对国内外关于框架结构中梁柱节点抗震性能研究成果进行总结归纳,分析了加载过程中节点的破坏形态及其抗剪机理,总结了典型的梁柱节点抗剪承载力计算模型,并基于各国规范对比了现有的抗剪承载力计算模型的适用性。对比了美国规范ACI 318-19、欧洲规范EC2的抗剪承载力计算的差异,指出了《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)(2015年版)建议的梁柱节点抗剪承载力计算结果相对保守。建议适量增加节点核心区配箍率,从而提高钢筋与核心区混凝土的粘结性能,减少纵筋的粘结滑移现象。

可恢复预制装配式RC梁柱节点抗震性能研究

针对预制装配式RC梁柱节点连接及震损后快速修复的问题,提出了一种可恢复的梁柱节点连接形式。该连接主要由多缝耗能装置、抗剪连接键和预埋装置等部件通过高强螺栓连接而成。设计了一个装配式节点足尺试件并进行拟静力加载试验,研究该节点的破坏模式、承载力、变形和耗能能力等特性,并与现浇节点试件试验结果进行对比分析。结果表明:该装配式节点的初始刚度和承载力基本接近于现浇节点,且相比于现浇节点具有更高的延性、变形和耗能能力。装配式节点的破坏主要集中在多缝耗能装置上,预制梁柱构件基本保持在弹性范围内,基本可以实现节点损伤位置可控以及便于震后快速修复的目的。同时,推导多缝耗能装置的承载力-变形关系,建立装配式梁柱节点的简化分析模型,并通过试验结果验证了其准确性,可为后续研究装配式RC框架结构的抗震性能和工程分析设计奠定基础。

不同规范背景RC梁柱节点受剪承载力计算分析

简要介绍了美国、日本、新西兰和中国相关规范关于钢筋混凝土梁柱节点受剪承载力的计算方法,并基于已有的试验研究数据进行比较分析。计算结果表明:1美国ACI规范未考虑轴压力和正交梁空间约束效应对节点受剪承载力的有利影响,对中节点、边节点和空间节点受剪承载力估计偏于保守,安全储备最高。2日本AIJ规范对中节点、边节点和空间节点受剪承载力估计均过大,偏于不安全。3新西兰NZS规范设计方法考虑了空间节点的约束效应,但计算结果整体偏保守,其中对空间节点的受剪承载力估算最为保守。4中国规范对中节点、边节点和空间节点受剪承载力计算值与试验值整体吻合较好,但相比美国ACI规范和新西兰NZS规范,安全储备偏低。

酸雨腐蚀RC梁柱节点抗震性能及恢复力模型研究

出于酸雨环境下钢筋混凝土(RC)结构抗震能力评估的需要,采用人工气候环境法对7榀RC梁柱节点组合体试件进行酸雨腐蚀试验,而后进行低周往复加载试验,分析腐蚀程度和轴压比对节点组合体破坏特征与滞回性能的影响.基于试验结果,分别采用试验拟合法及理论与回归相结合方法(以下简称为“理论回归法”),建立两种考虑腐蚀与轴压比影响的RC梁柱节点四折线骨架曲线模型,并分析其误差.同时,提出适用于腐蚀RC梁柱节点的滞回规则,该规则考虑循环退化效应与捏缩效应.在此基础上,建立酸雨腐蚀RC梁柱节点恢复力模型,并验证其有效性.结果表明:混凝土内部钢筋未锈蚀时,腐蚀试件抗震能力略有增强;内部钢筋锈蚀时,随着腐蚀程度的增大,试件抗震能力逐渐退化;具有较大轴压比的试件,其核心区斜裂缝出现时间偏晚且发展速率缓慢,而承载力相对较大,但延性较差;计算滞回曲线与试验滞回曲线吻合程度较高,骨架曲线与滞回耗能误差总体分别在10%和15%以内,良好的一致性说明该恢复力模型能够较好地表征腐蚀RC梁柱节点抗震性能.

考虑冻融循环作用的RC框架梁柱节点抗震性能试验及恢复力模型

为研究冻融循环作用下RC框架梁柱节点抗震性能,首先,采用人工气候环境法对8榀RC框架梁柱节点试件进行快速冻融循环试验,进而进行拟静力试验;其次,研究冻融循环次数、轴压比及剪压比对试件破坏形态、承载力、变形及耗能能力等抗震性能的影响;最后,采用回归分析法,提出了冻融损伤RC框架梁柱节点的四折线骨架曲线模型,建立了可综合考虑加、卸载刚度退化及捏拢效应的冻融损伤RC梁柱节点恢复力模型。研究结果表明:随着冻融循环次数、轴压比和剪压比增大,试件承载力均有所降低;冻融循环次数和剪压比增大导致试件耗能能力下降,而随着轴压比提高,试件极限点的能量耗散系数呈增大趋势;试件在整个加载过程中可分为开裂、屈服、极限和破坏4个阶段,提出的四折线骨架曲线模型可较好描述各阶段受力与变形特征;通过所建恢复力模型得到的滞回曲线与试验曲线吻合较好,表明该模型能够较准确地描述冻融循环作用下RC框架梁柱节点的滞回性能。

剪压比影响下配置HRB500E钢筋梁柱节点试验研究

由于高性能钢筋(HRB500E)具有良好的延性性能和抗震性能,本文拟对配置HRB500E钢筋混凝土梁柱中间节点的抗震性能进行相关研究。通过对3个梁柱中间节点足尺试件进行拟静力加载试验,研究剪压比对梁柱中间节点破坏模式、滞回特征和延性性能的影响。试验结果表明,配置HRB500E钢筋混凝土梁柱中间节点具有良好的抗震性能。随着剪压比的增加,试件的破坏模式发生转变,即由梁端弯曲破坏变为节点核心区剪切破坏;试件的滞回曲线所包围的面积明显增加,并且在加载后期时,试件滞回环的峰值荷载退化变快。同时,随着剪压比的增大,试件的梁屈服荷载和最大荷载显著增大;试件的梁屈服位移也逐渐增大,而屈服位移的增大引起了梁柱中间节点延性系数的减小。

酸雨环境下钢筋混凝土框架节点抗震性能试验研究

为研究酸雨腐蚀后RC框架节点的抗震性能,采用人工气候法模拟酸雨环境,对8榀RC梁柱节点试件进行加速腐蚀试验,而后进行拟静力试验,观察酸雨腐蚀后试件表观现象,并分析腐蚀循环次数、轴压比及硫酸根离子浓度对节点与其核心区破坏特征、滞回性能、剪切性能、受剪承载力等的影响.在此基础上,引入损伤指数,并确定损伤模型参数取值,进而定量化揭示节点试件在加载过程中的损伤演化规律.试验与分析结果表明:酸雨腐蚀虽会使试件发生骨料外露、结晶析出、蚀洞形成等现象,但腐蚀后试件的核心区最大剪力仍小于现行规范计算的抗震受剪承载力阈值;随着腐蚀循环次数与硫酸根离子浓度的增加,试件梁端弯曲裂缝与核心区剪切裂缝出现较早且发展较快,节点承载能力、变形能力与耗能能力均逐渐减小,而核心区剪切占比与损伤发展速率则不断变大;具有较大轴压比的试件,节点承载能力相对较大,但变形能力较差,核心区剪切占比及损伤发展速率较大.

附加曲线钢板支撑的预制预应力混凝土装配式梁柱节点抗震性能

为研究附加曲线钢板支撑的预制预应力混凝土装配式梁柱节点的抗震性能,对不同截面宽度和不同偏心距离的附加曲线钢板支撑的预制预应力混凝土装配式梁柱节点,以及无支撑装配式梁柱节点对比试件进行低周往复荷载试验研究以及数值模拟分析,研究节点试件破坏形式、承载力、刚度、耗能等变化规律。结果表明:在层间位移角不大于5%时,节点试件具有稳定的受力性能,节点梁端混凝土压碎,同时曲线钢板支撑受弯屈服;曲线钢板支撑可提高预应力装配式梁柱节点试件的承载力、刚度和耗能,随着支撑截面宽度的增加以及偏心距离的减小,节点试件承载力、刚度和耗能逐渐提高;在层间位移角为4%时等效黏滞阻尼系数为0.12~0.20,相对无支撑预应力装配节点提高约2~3倍;在曲线钢板支撑偏心率小于0.3时,节点试件承载力受偏心距离影响较大,偏心率大于0.3时,承载力基本不变。

考虑节点变形的梁柱节点受剪承载力计算模型

以梁柱组合件为研究对象,分析了由于梁纵筋屈服应变向节点区扩展而引起的节点附加应变,计算了节点区混凝土的主拉应变,并依据主拉应变确定了节点区混凝土抗压强度折减系数。在此基础上,采用斜压杆-桁架模型,建立了考虑节点变形的梁柱节点受剪承载力计算模型,模型计算结果与试验结果较为吻合。

冻融循环下钢筋混凝土框架梁柱中节点抗震性能试验研究

通过6个不同冻融循环次数和轴压比的RC框架中节点梁柱组合体试件的低周反复加载试验,研究冻融循环次数和轴压比变化对节点核心区和梁柱组合体破坏模式、水平承载力、变形及耗能能力等抗震性能指标的影响。结果表明:随着冻融循环次数的增加,混凝土力学性能劣化,贯穿节点的梁端纵筋与混凝土之间的黏结强度显著退化,使得通过"斜压杆机构"与"桁架机构"传入节点核心区的剪力比例发生变化,导致低周反复荷载作用下节点核心区破坏模式发生转变,承载力降低,组合体耗能能力下降,延性稍有增大;当剪压比较大时,轴压比的增大使经冻融循环后的节点承载力降低,延性和耗能能力均出现不同程度的下降;冻融循环次数增加,由节点核心区剪切变形引起的柱顶水平位移在总柱顶水平位移中所占的比例增大。