偏心荷载作用下中柱节点冲切破坏后受力性能试验研究_易伟建

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循环荷载作用下核心型钢混凝土梁柱节点的性能研究的开题报告

循环荷载作用下核心型钢混凝土梁柱节点的性能研究的开题报告一、研究背景钢筋混凝土结构在建筑中得到广泛的应用，但受制于其自由变形受限的性质，难以应对重大地震等自然灾害带来的挑战。

因此，研究新型结构材料并相应地设计适应力学特性的结构体系成为当前研究的热点之一。

其中，核心型钢混凝土梁柱节点作为钢筋混凝土结构的重要组成部分，具有抗震性能优异、承载能力强、耐久性好等特点。

然而，对于核心型钢混凝土梁柱节点在循环荷载作用下的性能研究还相对较少，因此有必要对其性能进行深入研究。

二、研究内容与目的本研究主要针对核心型钢混凝土梁柱节点在循环荷载作用下的力学特性进行研究。

具体包括以下内容：1. 对核心型钢混凝土梁柱节点进行结构设计，考虑节点在循环荷载作用下的受力情况。

2.对核心型钢混凝土梁柱节点在不同荷载水平下的耗能性能、韧度、延性等方面进行试验研究。

3.通过试验和理论分析，探究核心型钢混凝土梁柱节点在不同荷载水平下的破坏机制。

4.结合试验和理论分析结果，评估核心型钢混凝土梁柱节点的抗震性能，为其在实际工程中的应用提供依据。

三、研究方法和方案1.结构设计与制作：首先进行核心型钢混凝土梁柱节点的结构设计，确定关键参数并制作梁柱节点模型。

2.循环荷载试验：在实验室内利用万能材料试验机对制作好的核心型钢混凝土梁柱进行循环荷载试验，记录其变形、破坏等情况。

3.理论分析：利用有限元软件和其他理论分析方法，对试验数据进行处理和分析，确定核心型钢混凝土梁柱节点的力学性能。

4.研究成果分析：在顺利完成以上三个环节的基础上，对研究成果进行分析和总结。

四、预期的研究成果及意义本研究将探究核心型钢混凝土梁柱节点在循环荷载下的力学性能，为其在实际工程中的应用提供理论依据。

预期取得的成果主要包括以下几点：1.确定核心型钢混凝土梁柱节点在循环荷载下的耗能性能，韧度以及延性等机械性能参数。

2.分析核心型钢混凝土梁柱节点在不同荷载水平下的破坏机制和受力状态。

无梁楼盖结构体系设计中常见问题及改进措施

无梁楼盖结构体系设计中常见问题及改进措施摘要：无梁楼盖结构体系与普通的梁板结构体系相比是具有构造简单、板底平整、整体性好、它降低了地下车库的层高、净空利用率高、建筑空间大，施工方便、施工速度快，传力路径简捷，布置管线方便等等优点。

但同时也具有其缺点，从结构延性方面看，柱子周边及柱帽处的剪应力集中，可能会引起板的冲切破坏，属脆性破坏，延性不好，抗震性能差；楼板较厚，楼盖材料用量较多；楼盖的抗弯刚度较小等缺点。

关键词：无梁楼盖结构；体系设计；常见问题；改进措施1无梁楼盖倒塌原因由过往的事故可以发现相同的事故原因，均为板柱节点抗弯承载力满足规范要求，但抗剪承载力不足导致局部冲切破坏引起整体倒塌。

而产生的原因有两方面因素，一方面由于施工阶段违规堆放土方超载是造成地下室无梁楼盖发生破坏，以及混凝土；另一方面在于设计以及该楼该体系自身的原因。

相比于施工阶段的原因，无梁楼盖本身冗余承载力低也是造成此类事故较多的重要原因，这主要是由于无梁楼盖的受力体系决定的。

当该楼盖体系应用于地上结构时，不仅承受竖向荷载还要传递水平荷载。

由于水平构件没有梁，其抗侧刚度低，承受水平力作用的能力较差。

2设计中常见问题2.1计算方法的不确定性无梁楼盖的常见计算分析方法通常有弹性计算方法和塑性计算方法。

其中弹性计算方法分为三种：直接设计法（弯矩系数法或经验系数法）、等代框架法及有限元法。

直接设计法包括使板和梁截面成比例以承受弯矩的一组规则。

该法简单明了，物理概念清楚，有极限平衡寓意。

等代平面框架法，将整个结构分别按纵、横柱列方向划分为具有“框架梁”和“框架柱”的纵向与横向平面框架。

有限元分析法用有限单元法计算无梁楼盖即将楼板划分为若干细小的单元，用具有板壳单元的有限元分析程序进行求解。

塑性计算方法又可按照折叠破坏的屈服线模式和柱附近的局部屈服线模式进行塑性计算。

综上所述，可见无梁楼盖的计算方法较多，在学术界与工程界中均没有统一的规定，因此这也给无梁楼盖的计算方法带来不确定性，这也是设计过程中出现的重要问题。

轴向反复荷载作用下圆钢管混凝土柱的受力性能研究

力。加载制度如图１所示，其中，受压为正，受拉
为负。
１３有限元模拟验证
采用ＡＢＡＱＵＳ有限元软件，对文献［１１］中圆钢
管混凝土单向轴压构件Ａ－１进行有限元模拟，试
图２Ａ－１的荷载－位移曲线
件参数见表１，表中，Ｄ为钢管外截面直径，Ｌ为构件
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ ａｎ７１００５５，Ｃｈｉｎａ）
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅ⁃ｆｉｌｌｅｄｓｔｅｅｌｔｕｂｕｌａｒｃｏｌｕｍｎｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂｙｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ
２轴向往复荷载作用下构件的受力分析
极限强度。将有限元计算结果与试验结果进行比较
析，分别提取钢管和混凝土在加载位移分别为１２，
长度，ｔ为钢管厚度，ｆｙ、ｆｕ分别为钢管的屈服强度和
３６
对试件Ａ－１的滞回性能、刚度退化等进行分
钢结构２０１７年第５期第３２卷总第２２１期
径，取消竖向传力构件，采用交叉分布的斜柱传递轴
的滞回性能，并以材料强度等级、径厚比（Ｄ／ｔ）为控
力来抵抗结构的竖向荷载和水平荷载。这种结构体
制参数，分析不同因素对柱轴向往复荷载下滞回性
系能提供较大的侧向刚度，可减轻结构自重，节省材
能的影响。
料，具有较好的经济效益和广阔的应用前景
［１］
。在
ａｌｓｏａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍａｔｅｒｉａｌｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｄｉａｍｅｔｅｒ⁃ｔｈｉｃｋｒａｔｉｏｏｎｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｗａｓａｌｓｏ

局部环向变厚度方钢管混凝土柱偏压力学性能研究

局部环向变厚度方钢管混凝土柱偏压力学性能研究
张望喜;廖宏臻;解圆聪;张倚天;张瑾熠;易伟建
【期刊名称】《湖南大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2024(51)5
【摘要】针对海洋环境中飞溅区造成的钢管混凝土柱局部环向腐蚀现象,采用机械削减方式模拟钢管壁厚局部环向腐蚀,进行了7个方钢管混凝土柱偏压试验,揭示了削弱率和偏心率对其偏压承载力的影响,并通过数值模拟对削弱率进行拓展分析.提出了基于削弱率的偏压承载力降低系数,代入中、美规范进行偏压承载力计算.结果表明:钢管的局部环向变厚度严重削弱了方钢管混凝土柱的偏压承载力和侧向挠曲能力;较大的加载偏心率也降低了其偏压承载力,但增大了其侧向挠曲能力.引入偏压承载力降低系数后,根据中、美规范计算得到的偏压承载力与试验值均吻合较好;相比于我国规范,美国规范在计算偏压承载力时相对更加保守.
【总页数】11页(P1-11)
【作者】张望喜;廖宏臻;解圆聪;张倚天;张瑾熠;易伟建
【作者单位】湖南大学土木工程学院;工程结构损伤诊断湖南省重点实验室(湖南大学);湖南建设投资集团有限责任公司
【正文语种】中文
【中图分类】TU398.9
【相关文献】
1.复式薄壁方钢管混凝土柱的偏压力学性能研究
2.加劲型方钢管混凝土柱双向偏压力学性能研究
3.横肋波纹钢板-方钢管混凝土组合柱双向偏压力学性能研究及承载力计算
4.局部腐蚀圆中空夹层钢管混凝土短柱偏压力学性能研究
5.方钢管混凝土不等端弯矩偏压柱力学性能研究
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带有栓钉的埋入基础梁式钢管混凝土柱脚节点抗冲切性能试验研究.

带有栓钉的埋入基础梁式钢管混凝土柱脚节点抗冲
切性能试验研究
钢管混凝土柱脚节点是推广钢管混凝土在高层建筑中应用的关键技术问题之一,栓钉作为埋入式钢管混凝土柱脚节点的加强措施应用较广。

本文研究在竖向荷载作用下的带有栓钉的埋入式钢管混凝土柱脚节点的冲切性能。

试验设计并制作了两个模型试件,通过改变栓钉的数量及位置来研究栓钉对该节点的极限承载力及冲切破坏的影响,试件ZJ/S-3栓钉数量与试件ZJ/S-4不同。

通过试验研究试件在竖向荷载作用下的破坏形式和基本受力性能,分析栓钉及节点各组成部分对柱脚节点的影响,确定冲切面的位置,为设计提供依据和基础资料。

试验结果表明:极限承载力试验值与理论值基本吻合,达到极限荷载时,试件
ZJ/S-3发生剪切破坏,试件ZJ/S-4发生冲切破坏。

柱脚节点在竖向荷载作用下,栓钉的多少直接影响着节点承载力的大小,栓钉布置位置的高低影响柱脚节点的抗冲切能力,在柱脚节点发生冲切破坏的时候,冲切面初始点位于栓钉最上排,箍筋是影响节点冲切性能的重要因素。

利用ANSYS有限元分析软件对试验模型进行数值分析,分别对两个试验模型进行模拟,分析节点的各组成部分的应力,研究其受力机理,有限元分析结果与试验结果基本吻合,节点各组成部分的状态与模型试验得到的试件的受力情况相同。

结构改造中新增梁柱节点抗震性能试验分析

ＸＵＹｉ ’ ａｎＳＨＩＷｅｉｍｉｎｇ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅａｎｄＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ ’ ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ ’ ａｎ７１００５４，Ｃｈｉｎａ）
第２９卷第５期２０１３年１Ｏ月
Ｖｏｌ＿２９．Ｎｏ．５０ｃｔ．２０１３
ＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｓ
结构改造中新增梁柱节点抗震性能试验分析
徐毅安石伟明
ｂａｒ，ｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｂｅａｍｐｌａｓｔｉｃｈｉｎｇｅｃｈａｎｇｅｓｔｏａｖｏｉｄｔｈｅｊｏｉｎｔｃｏｒｅｓｈｅａｒｆａｉｌｕｒｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｒｅｔｒｏｉｆｔ，ｐｌａｎｔｉｎｇ — ｂａｒ，ｂｅａｍ— ｃｏｌｕｍｎｊｏｉｎｔ，ｓｅｉｓｍｉｃｐｅｆｒｏｒｍａｎｃｅ
（西安科技大学建筑与土木工程学院，西安７１００５４）
摘
要
根据有无附加植筋以及附加植筋的植入方式制作两组三种试件，通过对各试件进行低周反复

钢管高强混凝土轴心受压短柱火灾后剩余承载力分析及试验研究

2023钢管高强混凝土轴心受压短柱火灾后剩余承载力分析及试验研究•研究背景和意义•文献综述•试验设计目录•有限元分析•剩余承载力计算方法•结论与展望•参考文献01研究背景和意义钢管高强混凝土作为一种新型的组合结构形式，具有较高的承载力和良好的抗震性能，在建筑工程中得到广泛应用。

然而，火灾后钢管高强混凝土的力学性能会受到不同程度的影响，对其剩余承载力进行分析和试验研究具有重要的现实意义。

01分析钢管高强混凝土轴心受压短柱火灾后的剩余承载力，有助于了解其火灾后的力学性能变化规律。

02通过试验研究，可以获得火灾后钢管高强混凝土轴心受压短柱的承载力数据，为工程应用提供参考依据。

03对钢管高强混凝土的火灾后性能进行深入研究，有助于提高建筑结构的整体安全性和稳定性，对于保障人民生命财产安全具有重要意义。

02文献综述国内研究国内学者对于钢管高强混凝土轴心受压短柱火灾后剩余承载力的研究主要集中在理论模型建立、数值模拟分析以及试验研究等方面。

其中，具有代表性的研究有：哈尔滨工业大学的学者进行了钢管高强混凝土短柱的火灾试验，探讨了高温后混凝土的力学性能和承载力的变化规律；重庆大学的学者建立了数值模型，分析了高温后钢管高强混凝土短柱的力学性能，并提出了相应的计算公式。

国外研究国外学者对于钢管高强混凝土轴心受压短柱火灾后剩余承载力的研究主要集中在试验研究和有限元分析方面。

其中，具有代表性的研究有：法国的学者进行了高温后钢管高强混凝土短柱的力学性能试验，探讨了高温对混凝土和钢管的影响，并提出了相应的计算公式；美国的学者利用有限元方法分析了高温后钢管高强混凝土短柱的力学性能，并与试验结果进行了对比分析。

国内外研究现状研究热点与难点•研究热点：目前，钢管高强混凝土轴心受压短柱火灾后剩余承载力的研究热点主要集中在以下几个方面•高温后钢管与混凝土之间的相互作用：高温后钢管与混凝土之间的界面粘结和摩擦力会发生变化，对结构的承载力产生影响，因此需要深入研究这种相互作用。

方钢管混凝土柱-钢梁节点的设计

σ =
Mb ≤ f γ RE W nx
（5）
式中：Mb—为按地震组合内力的梁端弯矩设计值；
-3-

γRE —连接焊缝材料承载力的抗震调整系数，依据规范[1，4，5]可取 0.9。
梁端腹板连接应满足：
T
b γ RE
Wnx—图 6 中 1-1 截面净截面的抵抗矩；
图6
连接的梁端计算简图
T ≥ M w2
抗弯承载力设计值， M w 2 = Ww 2 f ；
（2）
Fig.6 Diagram for calculation of connection
式中： Mw2—图 6 中 2-2 截面腹板连接焊缝的
T — 螺栓群的抗扭剪设计承载力，
T = ∑ NTi ri = ∑ （NT xi yi + NTyi xi ）；且“1”号螺栓剪力的合力有：
γRE —抗震调整系数，依据规范[1，4，5]对焊缝取 γwRE=0.9，对螺栓取γbRE=0.85；
Mp — 梁端截面（连接处）全塑性抗弯承载力，Mp=Wpfy； ln — 梁的净跨； VGb—梁的重力荷载代表值（9 度时高层建筑还应包括竖向地震作用标准值）作用下，按简支梁分析的梁端截面剪力值； Vu —梁端腹板连接焊缝的极限抗剪承载力； Nbvu、Nbcu-腹板螺栓连接的极限抗剪和承压承载力； fu、fbu 、fbcu— 分别为钢材、螺栓材料的抗拉强度最小值和螺栓连接板的极限承压强度，可取 fbcu=1.5fu。对比分析上述步骤（1）、（2）可知，抗震设计时，通过第一阶段的弹性计算，可保证在多遇地震作用下连接及削弱处均处于弹性工作阶段且螺栓不发生滑移，达到“小震不坏” 的设计目标；在罕遇地震作用下：首先，通过（9）式的计算保证梁端塑性铰外移，且梁端连接截面处（1-1 截面）始终处于弹性工作阶段，其次，随着地震作用的增加，以梁端削弱处（2-2 截面）能顺利形成塑性铰并吸收继续增加的能量，从而保证梁端连接截面处（1-1 截面）的内力不再增加，达到保护梁端连接的目的，最后，通过（10）式的计算，保证梁端削弱处（2-2 截面）有足够的强度储备，达到“大震不倒”的设计目标。

基于ABAQUS的钢筋混凝土柱抗震数值模拟分析

第１８卷第６期２０２０年１２月水利与建筑工程学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｏｌ．１８Ｎｏ．６Ｄｅｃ．，２０２０ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２－１１４４．２０２０．０６．０２５收稿日期：２０２００８０９修稿日期：２０２００９０１基金项目：国家自然科学基金青年项目（５１４０８２２３）；国家自然科学基金面上项目（５１６７９０９１；５１９７９１０９）作者简介：程学斌（１９９５—），男，江西上饶人，硕士研究生，研究方向为工程结构抗震。

Ｅｍａｉｌ：ｌｂｊｃｈｅｎｇ＠１６３．ｃｏｍ通讯作者：马　颖（１９８２—），女，河南郑州人，博士，硕士生导师，主要从事水工、桥梁等工程结构抗震研究工作。

Ｅｍａｉｌ：ｍａｙｉｎｇ１９８２０８＠１６３．ｃｏｍ基于ＡＢＡＱＵＳ的钢筋混凝土柱抗震数值模拟分析程学斌，马　颖，袁子淇（华北水利水电大学水利学院，河南郑州４５００４５）摘　要：为了研究ＡＢＡＱＵＳ软件中实体单元和纤维梁单元在不同破坏模式下（ＲＣ）柱滞回性能数值模拟的适用性，从美国ＰＥＥＲ数据库中收集了９根钢筋混凝土矩形截面柱的拟静力试验数据，柱试件分别发生了弯曲、弯剪或剪切不同模式的破坏。

在ＡＢＡＱＵＳ中分别建立柱试件的实体单元模型和纤维梁单元模型并进行往复荷载作用下ＲＣ柱滞回性能的数值模拟，将模拟结果与试验数据进行了对比分析。

结果表明：对于弯曲破坏ＲＣ柱，适合采用纤维梁单元模拟，而对于弯剪破坏和剪切破坏ＲＣ柱，基于实体单元的模拟结果与试验结果更为接近；纤维梁单元能够更准确地模拟ＲＣ柱滞回曲线的捏拢效应。

关键词：钢筋混凝土柱；ＡＢＡＱＵＳ；实体单元；纤维梁单元；滞回性能中图分类号：ＴＵ３７５．３文献标识码：Ａ文章编号：１６７２—１１４４（２０２０）０６—０１４６—０７ＳｅｉｓｍｉｃＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＣｏｎｃｒｅｔｅＣｏｌｕｍｎｓＢａｓｅｄｏｎＡＢＡＱＵＳＣＨＥＮＧＸｕｅｂｉｎ，ＭＡＹｉｎｇ，ＹＵＡＮＺｉｑｉ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＷａｔｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ，ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ，Ｈｅ’ｎａｎ４５００４５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｏｒｄｅｒｔｏａｓｓｅｓｓｔｈｅａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙｏｆｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃｂｅｈａｖｉｏｒｏｆＲＣｃｏｌｕｍｎｓｗｉｔｈｓｏｌｉｄｅｌｅｍｅｎｔａｎｄｆｉｂｅｒｂｅａｍｅｌｅｍｅｎｔｉｎＡＢＡＱＵＳｓｏｆｔｗａｒｅｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆａｉｌｕｒｅｍｏｄｅｓ．Ｔｈｅｐｓｅｕｄｏｓｔａｔｉｃｔｅｓｔｄａｔａｏｆ９ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎｃｏｌｕｍｎｓｗｅｒｅｃｏｌｌｅｃｔｅｄｆｒｏｍｔｈｅＰＥＥＲｄａｔａｂａｓｅｉｎｔｈｅＵｎｉｔｅｄＳｔａｔｅｓ．Ｔｈｅｃｏｌｕｍｎｓｐｅｃｉｍｅｎｓｗｅｒｅｆａｉｌｅｄｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｏｄｅｓｏｆｆｌｅｘｕｒｅ，ｆｌｅｘｕｒｅｓｈｅａｒｏｒｓｈｅａｒ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｆｏｒｃｅｔｅｓｔｄａｔａ，ｔｈｅｓｏｌｉｄｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌａｎｄｔｈｅｆｉｂｅｒｂｅａｍｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｓｐｅｃｉｍｅｎｗｅｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｉｎＡＢＡＱＵＳｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅＲＣｃｏｌｕｍｎｕｎｄｅｒｔｈｅｒｅｃｉｐｒｏｃａｔｉｎｇｌｏａｄ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｔｅｓｔｄａｔａ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｆｏｒｆｌｅｘｕｒｅｆａｉｌｕｒｅＲＣｃｏｌｕｍｎｓ，ｆｉｂｅｒｂｅａｍｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｓｓｕｉｔａｂｌｅ，ｗｈｉｌｅｆｏｒｆｌｅｘｕｒｅｓｈｅａｒｆａｉｌｕｒｅａｎｄｓｈｅａｒｆａｉｌｕｒｅＲＣｃｏｌｕｍｎｓ，ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｂａｓｅｄｏｎｓｏｌｉｄｅｌｅｍｅｎｔｓａｒｅｃｌｏｓｅｒｔｏｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓ，ａｎｄｆｉｂｅｒｂｅａｍｅｌｅｍｅｎｔｃａｎｍｏｒｅａｃｃｕｒａｔｅｌｙｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｐｉｎｃｈｅｆｆｅｃｔｏｆＲＣｃｏｌｕｍｎｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃｃｕｒｖｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｃｏｌｕｍｎｓ；ＡＢＡＱＵＳ；ｓｏｌｉｄｅｌｅｍｅｎｔ；ｆｉｂｅｒｂｅａｍｅｌｅｍｅｎｔ；ｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ在地震作用下，钢筋混凝土柱作为水工、桥梁、房屋等结构的主要竖向承重与水平抗力构件，承载着整个结构的竖向荷载和由地震引起的水平荷载。

混凝土结构中梁柱节点的抗震性能研究

混凝土结构中梁柱节点的抗震性能研究一、前言混凝土结构是建筑工程中常用的结构形式，它具有优良的力学性能和耐久性。

但在地震等强力外载作用下，混凝土结构易发生破坏，尤其是梁柱节点处。

因此，混凝土结构中梁柱节点的抗震性能研究具有重要意义。

二、梁柱节点的抗震性能1. 梁柱节点的作用梁柱节点是混凝土结构中的重要部位，它是梁和柱之间的连接点，承受着梁和柱之间的弯矩和剪力，将梁的荷载传递到柱上。

2. 梁柱节点的破坏形式梁柱节点的破坏形式主要有以下几种：(1) 剪切破坏：梁柱节点处的剪力超过了节点承受剪力的能力，导致节点发生剪切破坏。

(2) 拉伸破坏：梁柱节点处的拉力超过了节点承受拉力的能力，导致节点发生拉伸破坏。

(3) 压力破坏：梁柱节点处的压力超过了节点承受压力的能力，导致节点发生压力破坏。

(4) 弯曲破坏：梁柱节点处的弯矩超过了节点承受弯矩的能力，导致节点发生弯曲破坏。

3. 影响梁柱节点抗震性能的因素影响梁柱节点抗震性能的因素有以下几个方面：(1) 材料的性能：节点材料的抗拉强度、抗压强度、抗剪强度等性能对节点的抗震性能有直接影响。

(2) 节点形式：节点形式的不同会影响节点的抗震性能，如半刚性节点、刚性节点等。

(3) 节点尺寸：节点尺寸的不同也会影响节点的抗震性能，如节点的长度、宽度等。

(4) 连接方式：连接方式的不同也会影响节点的抗震性能，如焊接、螺栓连接等。

(5) 地震动的强度和频率特性：地震动的强度和频率特性对节点的抗震性能有影响。

三、梁柱节点的抗震设计方法1. 梁柱节点的设计原则梁柱节点的设计原则是：在满足力学性能和构造要求的前提下，尽可能提高节点的抗震性能。

2. 梁柱节点的设计方法梁柱节点的设计方法包括以下几个方面：(1) 合理选材：根据节点所处的位置、承受的荷载和地震烈度等因素，选择合适的材料，并保证其材料性能符合设计要求。

(2) 合理设计节点形式：根据结构的具体情况选择合理的节点形式，如半刚性节点、刚性节点等。

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试验加载采用分级加载制度，每级荷载维持 5 min，持荷期间对试验现象进行观察和记录，待各仪表数据稳定后进行采集。试验加载速度在初始破坏前采用荷载控制，破坏后采用位移控制。正式加载前，先对试件进行预加载，待板边各支座沉降均匀、各仪表调试正常后开始正式加载。首先施加轴心荷载，试件开裂前荷载增量采用 20 kN / 级，在接近我国规范［10］预估抗冲切承载力 20% （即 100kN）时，每级荷载增量减半，以期较准确地得到试件的开裂荷载；试件开裂后荷载增量改为 50kN / 级，待接近我国规范［10］预估抗冲切承
* 国家自然科学基金项目（ 51178175，51338004）。作者简介：易伟建，博士，教授，博士生导师，Email： wjyi@ hnu． edu． cn。
2
建筑结构
2016 年
下的中柱节点，往往不仅有竖向荷载作用而且还有不平衡弯矩作用；亦或当局部节点失效后，也会在相邻节点产生较大的附加剪应力和不平衡弯矩。此时，板柱节点的受力性能和破坏机理将变得异常复杂，目前尚未获得统一认识。此外，如何避免板柱结构在遭受偶然荷载作用时发生连续性倒塌，仍缺少相关的概念和试验依据，板内钢筋的悬索作用机制和作用角度具有较大的离散性。研究复杂应力状态下相邻节点失效前、后穿柱钢筋的受力机制，从理论上准确地解释板柱节点的破坏现象和破坏机理，对于认识结构的工作状态和受力特性，保证结构的安全性是十分有必要的。 1 试验概况 1. 1 试件制作
料实验室进行立方体抗压强度测试，测得的混凝土立方体抗压强度 fcu取平均值，并根据我国规范［10］公式换算得到混凝土轴心抗压强度 fc和轴心抗拉强度 ft。试件编号及主要参数见表 1，试件尺寸及配筋如图 1 所示。
试件主要参数
表1
系列试件
C-1 CS-1 C CB-1 C-2 CS-2 CB-2 E-1 ES-1 EB-1 E E-2 ES-2 EB-2
Experimental research on post-punching properties of interior slab-column connections subjected to eccentric load Yi Weijian，Zhao Jin，Zhu Zehua
（ College of Civil Engineering，Hunan University，Changsha 410082，China） Abstract： The results of an experimental and analytical study of interior slab-columns connections subjected to punching failure in the presence of the extra shear force and an unbalanced moment were presented，which characterized in the study by an eccentric load on the column． Moreover，the pre-punching and post-punching behavior and failure mechanism of slabcolumn connections with various longitudinal reinforcement ratio and the integrity reinforcement layout was studied under eccentric load action． In the end，a comparison with the predictions of the formulas proposed by codes and the experimental results was presented． Research results obtained may serve as a reference for making a rational design of anti-progressivecollapse structures． Keywords： interior slab-column connection； anti-progressive-collapse； integrity reinforcement； eccentric load； unbalanced moment； post-punching strength
fcu / MPa 32. 3 30. 4 37. 6 29. 7 28. 2 41. 0 30. 4 29. 3 30. 8 34. 2 31. 2 32. 2
fc / MPa 24. 5 23. 1 28. 5 22. 6 21. 5 31. 2 23. 1 22. 3 23. 4 26 23. 7 24. 5
图 2 所示。柱头朝上，板受拉面朝下，板四边简支于净跨 1 /3 处的 8 个高度可调的滚动铰支座上，分别在板中心两侧对称布置。其中，E 系列试件为了抵抗加载柱头处的不平衡弯矩，故远离偏心荷载一侧的板尺寸延长 100mm，并在板上部与板底支座对应位置布置两个反支座，反支座上部钢板分别通过 4 根长 1 000mm、直径 30mm 的锚杆穿过板边预留孔并锚固在下部钢框架上。钢框架由混凝土支墩承托固定，底部架空，便于在试验过程中对板底裂缝进行观察。试验通过刚性反力架向下施加竖向荷载，液压千斤顶置于柱顶，上部布置荷载传感器，并在与反力架接触位置布置球铰。板面各测点的竖向挠度（ D，D1 ～ D6）、角位移（ A1 ～ A4）以及板侧水平位移（ H1 ～ H4）采用位移传感器量测；柱周附近的混凝土应变（ CW1 ～ CW3，CE1 ～ CE3，CS1 ～ CS3）和板内钢筋应变（ ① ～ ⑤，S1 ～ S9）分别采用电阻应变计进行量测。上述仪器均与 TDS530 静态数据采集仪相连，所有试验数据均采用计算机自动采集，测点布置如图 3 和图 4 所示。
试验选取不同加载方式（中心和偏心加载）、纵筋配筋率 ρ 以及穿柱钢筋布置方式为研究对象。所有试件采用相似的钢筋布置，仅在板底受拉区配置纵向钢筋，并采用单层正交双向布置，不同配筋率（ 0. 86% 和 1. 28% ）通过调整钢筋间距实现。四根穿过柱核心的 B 型和 S 型穿柱钢筋（图 1）沿试件的两个主轴方向，在柱中心两侧对称布置，间距为 120mm。同时，为了保证穿柱钢筋能够有效锚固，在钢筋端部采用弯钩锚固措施。板内所有钢筋均采用直径为 14mm 的 HRB400 级钢筋，同批次截取 6 个样本进行力学性能测试，测得的钢筋屈服强度 fy 和极限抗拉强度 fst 取平均值；混凝土强度等级均为 C30。进行浇筑时，预留 6 个标准立方体试块，与试件在相同条件下养护 28d。试验当天在湖南大学材
ft / MPa 2. 7 2. 6 2. 9 2. 6 2. 4 3. 0 2. 6 2. 5 2. 6 2. 8 2. 6 2. 7
图 1 试件尺寸及配筋图
第 46 卷第 2 期易伟建，等．偏心荷载作用下中柱节点冲切破坏后受力性能试验研究
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1. 2 试验方法试验在湖南大学结构实验室完成，试验装置如
本文对 12 个钢筋混凝土中柱节点进行试验，分为 C 和 E 两个系列，每个系列取 6 个试件。试件尺寸按板柱结构假定反弯线内柱周板域取出，分别为 2 550mm × 2 550mm（ C 系列）和 2 550mm × 2 650mm （ E 系列），板厚均为 180mm，以期尽可能地模拟实际结构中柱节点原型。为了消除板域加载面积不同的影响，加载柱头截面均为 250mm × 250mm 的方形，E 系列试件在中心加载柱头侧面增加牛腿以便施加偏心荷载，牛腿与加载柱顶部齐平，偏心距为 200mm。为了使加载柱头在试验过程中处于弹性状态和防止其首先发生破坏，柱内配置了较多的钢筋，以保证其具有足够的强度和刚度。柱头位于板中央并与板整体浇筑而成，高度为 300mm；板和柱内钢筋的混凝土保护层厚度均为 20mm。同时，为了模拟下部柱头对板中心裂缝发展的约束作用，在板的下表面与上部加载柱头对应位置采用建筑结构胶粘贴尺寸为 250mm × 250mm × 20mm 的钢板。
0 引言在建筑物漫长的使用寿命当 Nhomakorabea，各种偶然突发
灾害事件，如爆炸、冲击等，不可避免地会造成局部结构发生破坏，如何减少局部破坏对整体结构的影响，防止因局部失效导致建筑物整体垮塌，即防止结构的连续性倒塌破坏，成为目前国内外极限能力研究的热点［1］，研究取得了丰硕的成果并制定了相关设计规程［2-4］。通常来讲，采用超静定结构体系是提高结构抗连续倒塌能力的一个基本要求，超静定框架结构因偶然荷载作用引起关键支承构件失效后可以在构件的多个位置形成塑性铰，这样就大大提高了结构体系在发生局部破坏后备用荷载路径形成的可能性［5，6］。板柱结构是一种常用的结构形式，但其发生连续性倒塌破坏的潜在危险因素却较框架结构更加复杂。与框架结构类似，对于板柱结构，同样希望板柱节点在发生冲切破坏后，剩余结构仍具有可替代的备用荷载传递路径，继续维持整体结构
的稳定性。因此，涉及板柱结构的设计规范或规程都从构造角度对钢筋布置提出要求［7-10］：通常会在楼板中配置通长钢筋，并在沿两个主轴方向贯通节点柱截面布置连续的钢筋，即穿柱钢筋。在偶然荷载作用下，当某根支承柱失效但上部楼板的跨度方向并未发生改变时，若板中配置了足够的通长钢筋并且钢筋具有足够的锚固长度，此时，楼板虽然可能会产生非常大的变形，但其依然可以利用钢筋的悬索作用继续承受板的自重甚至部分活荷载，有效地防止楼板发生坍塌，从而为人员的逃生和营救赢得时间［11-13］。结构体系发生连续性倒塌的概率除了与超静定次数相关外，节点的强度和延性也直接影响着结构体系的承载能力及耗能能力。对于板柱结构而言，节点设计更是整体设计环节中至关重要的部分。两侧不等跨、水平荷载以及不对称加载作用