型钢混凝土梁柱节点抗震性能的试验研究

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1、型钢混凝土梁柱节点抗震性能的试验研究摘要近年来，我国经济总量迅速增长，建筑技术水平不断提高。随着城市人口数量剧增，为了缓解城市建设用地紧张，大量城市均已建成或正在建设数百米高的建筑。混合结构体系在这一背景下应运而生。混合结构兼具钢结构与混凝土结构的优点，能够充分发挥型钢与混凝土两种材料的特性，在抗震性能及建筑适用性方面具有无可比拟的优势。混合结构作为一种新兴的建筑结构体系，虽然已经被国内外大量高层建筑采用，但是在实际应用过程中仍然存在一些问题，这些问题的存在限制了混合结构体系的推广应用。目前的研究主要集中在型钢混凝土柱-钢(钢筋混凝土)梁节点抗震性能上，对于能够简化型钢

2、混凝土梁柱节点施工工序的新型梁柱节点构造形式研究较少。梁柱节点是结构的关键部位，受力复杂，其性能直接关系到整体结构的抗震性能。我国现有规范及实际工程中，梁柱节点均采用节点核心区水平箍筋穿过梁型钢腹板孔洞的构造形式，但是在实际施工过程中，水平箍筋弯钩难以穿过梁型钢腹板孔洞，这给施工工序及质量保证带来了难题及隐患。本文通过改进现有型钢混凝土梁柱节点构造形式，在规范规定的节点构造形式的基础上，提出了两种梁柱正交及一种梁柱斜交的改进型节点构造形式。将一种普通节点形式(SRCJ-01)、三种新型的节点形式(SRCJ-02，SRCJ-03，SRCJ-04)以及同尺寸、同配筋的钢筋混

3、凝土梁柱节点(RCJ)制作试件，进行低周反复荷载作用下的拟静力试验，研究其抗震性能。根据试验现象及量测的数据，对比了各节点形式在低周反复荷载作用下的破坏形态、极限承载力、强度退化规律、滞回特性、耗能性能及关键部位应变分布等。对比结果表明：各试件均发生了梁端塑性铰破坏，节点核心区保持完好，证明了“强柱弱梁强节点”的设计原则的正确性；型钢混凝土梁柱节点的承载力、延性、耗能能力等方面均明显优于钢筋混凝土节点；采用U形箍筋的SRCJ-02的极限承载力和抗震性能均优于SRCJ-01，这证明了使用U形箍筋替代闭合箍筋的构造形式是合理可行的；腹板开矩形孔的SRCJ-03在承载力方面略

4、有不足，但是其等效粘滞阻尼比系数均大于其他试件，证明了其具有良好的耗能性能；梁柱斜交的SRCJ-04的极限承载力优于其他试件，延性处于其他试件之间，证明了该梁柱斜交节点构造形式是合理的。在试验完成后，采用ABAQUS有限元软件对试验进行了有限元模拟计算。有限元计算结果与试验结果较吻合，验证了有限元分析型钢混凝土梁柱节点的可行性与可靠性。通过变换SRCJ-02和SRCJ-03的梁型钢翼缘宽厚比、腹板高厚比等参数，建立有限元模型，进行模拟计算。通过对模拟结果的分析后得出，增加梁型钢翼缘的宽度、厚度可提升节点的极限承载力，在抗震性能上有所提高。最后得出结论：（1）采用U形箍筋

5、的SRCJ-02具有良好的抗震性能，U形箍筋替代闭合箍筋是可行的；（2）SRCJ-03加以改进也是一种比较好的节点构造形式；（3）梁柱斜交的SRCJ-04构造合理，可以对其应用于工程实际起到指导作用；（4）增加梁型钢翼缘、腹板宽度或厚度可以提高节点承载力，改善其抗震性能。关键词：型钢混凝土；梁柱节点；抗震性能；试验研究；有限元分析AbstractInrecentyears,rapidlyincreasewithChina’sGDPandconstantlyimproveofthescienceofarchitecture’slevel.Withthepopulation

6、explosion,highlightstheintenseofurbanconstructionland.Alargenumberofcitieshavebeenbuiltorarebuildinghundredmetershighbuildings.Hybridstructurecameintobeinginthisbackground.Hybridstructurehascombinedtheadvantagesofsteelstructureandreinforcedconcretestructure,fullyexertthefortesofbothsteel

7、andconcrete.Ithasincomparableadvantagesonseismicbehaviorandapplicability.Asanewtypeofbuildingstructure,hybridstructurehasalreadyusedinmanybuildingsaroundtheworld.Buttherearestillexistedafewproblemsinpracticalapplication.Theseproblemsrestrictthepopularizationofhybridstruct