文档介绍:钢梁-钢筋混凝土柱组合节点研究综述
吴林志 22602430114040
摘要:近年来,在组合结构中出现了一种新型的结构形式,即由钢梁和钢筋混凝土柱组成 的框架结构。本文阐述了国内外关于RCS节点的研究状况,以及介绍了节点的构造形式和 梁钢筋混凝土柱节点区 的箍筋采用贯通式的节点承载力较焊接式有一定的提高。
3钢梁一混凝土柱组合框架节点抗震性能研究
由于RCS组合框架是将钢梁与钢筋混凝土柱这两种完全不同的结构构件在 节点处组合,故其内力传递及可能产生的破坏模式要比纯钢结构和钢筋混凝土架 结构复杂得多。研制开发者必须通过科学试验来重点掌握:1)不同破坏模式对 RCS组台框架抗震性能的影响;2)不同的节点构造、混凝土强度等级及柱轴 向荷载对RCS组台节点的弹塑性滞回特征的影响;3) RC. S组合框架结构抗震 设计时的最佳延性节点破坏模式的选择等。相关试验最早始于1985年,美国德 州大学的学者对17组不同补强构造的组合梁柱节点试件进行了反复荷载的试 验。到二十世纪九十年代,美日学者已做了大量相关试验,并取得丰硕的成果, 美国ASCE于1994年制定《钢梁一钢筋混凝土柱节点设计指南》。美国康奈尔大 学的Kanno等人做的RCS组合节点不同破坏模式的强度、位移及其抗震性能的 试验,对11组大比例尺寸的不同组合节点试件进行了基本破坏模式的反复荷载 试验,RCS组合试件的基本破坏模式见图3。
图3 RCS组合节点基本破坏模式
其中梁柱节点破坏可分为节点区域的剪切破坏,即由于节点区域内钢粱腹板屈 服,导致节点混凝土剪切破坏,见图4(a);及节点混凝土受压破坏模式,由钢梁 翼缘对角上下方的混凝土局部压碎而引起,见图4(b)。
t砂节京区坏 (b)辛点播艇土承压破坏
图4节点破坏的两种模式
在2000年,Parra Montesinos Weight J. K对9个3/4比例的外部节点 在循环荷载作用下进行了试验研究,目的是研究外部节点的抗震性能。研究表明, 外部节点也适用于抗震设防烈度较高的地区;所有节点在位移较大情况下都有足 够的承载力,并无太大刚度削弱。
由于节点外(或柱面外)粱塑性铰破坏模式滞回曲线最为丰满,具有极高的延 性和耗能功能。且震后修复简便,成本低,因此可成为RCS组合框架结构设计 首选的延性节点破坏模式。节点区域剪切破坏和节点剪切混合破坏模式具有延性 和耗能功能。在RCS组合框架设计中,可以采用节点剪切破坏模式。
4钢梁•钢筋混凝土柱节点研究存在的问题
虽然近年国内外来RCS节点做了大量研究,单还是存在一些不足:
节点受力性能研究大多是静力学方面,动力性能研究还是较少,节点的相关 滞回曲线不多,难以对节点力学性能做全面评价。
美国只对内部节点和外部节点做了研究,未对顶层内部节点和顶层角节点做 相关试验研究。
RCS结构强度计算公式过于保守。如美国对内部节点抗剪强度和竖向承载力 计算采用累加计算法,将钢梁腹板、混凝土斜压杆和混凝土受压区三部分的抗剪 强度简单叠加,作为节点的抗剪强度;见混凝土和竖向钢筋承担的力叠加起来作 为节点的属相承载力。并未考虑钢梁和混凝土之间的粘结力及摩擦力,其强度公 式过于保守。和试验结果相对照,强度集散公式的误差在