考虑变轴力的钢筋混凝土中间层边节点抗震性能试验研究

作     者：刘清培 

作者单位：重庆大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨红

授予年度：2023年

学科分类：081405[工学-防灾减灾工程及防护工程] 08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：钢筋混凝土 变轴力 梁柱边节点 梁纵筋滑移 节点剪切变形 

摘      要：梁柱节点是传递与承受外部荷载以及维持钢筋混凝土框架结构完整性的关键部位,其抗震性能一直是结构工程领域的研究重点。受水平地震作用引起的倾覆效应以及地震动竖向分量影响,梁柱节点所受轴力并非恒定,但目前绝大多数节点抗震性能的梁柱组合体低周反复加载试验研究是在定轴力作用下进行,这与框架结构的梁柱节点在地震作用下的受力特征不符。为澄清变轴力加载与定轴力加载对节点抗震性能的影响差异,有必要对变轴力作用下的梁柱组合体节点抗震性能进行研究。因水平地震作用下边节点的轴力变化幅度比中间节点明显更大,本文对变轴力作用下的中间层边节点梁柱组合体试件进行了低周反复加载试验,其主要研究内容与结论如下:(1)根据5个变轴力加载边节点梁柱组合体试件低周反复加载试验结果,对各试件的节点损伤特征、荷载-位移滞回曲线、梁纵筋滑移规律、节点剪应变和各位移分量组成方式等进行了分析,并重点分析了正向加载(轴压力增大)和负向加载(轴压力减小)时试件受力性能的差异。结果表明,与负向加载相比,试件正向加载的梁端竖向力退化更快、延性更差,即轴压力增大会加大试件损伤;正向加载时梁纵筋滑移形引起的梁端附加位移占比更小、节点剪切变形引起的梁端附加位移占比更大。(2)将上述5个变轴力试件与本课题组已完成的定轴力对比试件的试验结果进行了比较,其中变轴力试件的几何尺寸、材料强度等级、节点设计参数等均与定轴力对比试件相同。结果表明,变轴力试件与定轴力对比试件的节点损伤特征不同,性能水平相同时,变轴力试件的节点区裂缝连续且较长、裂缝间距不均匀,保护层混凝土剥落范围多集中在正向主斜裂缝沿线附近;定轴力对比试件节点区裂缝间断且较短、裂缝间距较均匀,保护层混凝土剥落范围多集中在节点中心区域。(3)变轴力试件与定轴力对比试件的滞回受力特征不同。与定轴力对比试件相比,正向加载时轴力增大会提高节点最大剪应力,但会加快节点剪应力退化;负向加载时轴力减小会降低节点最大剪应力,但对节点剪应力退化无明显影响。变轴力试件的正向位移延性小于定轴力对比试件、负向位移延性与定轴力对比试件相近。(4)变轴力试件与定轴力对比试件的节点区非弹性反应规律不同。与定轴力对比试件相比,变轴力试件正向加载的梁上部纵筋滑移无明显差异、负向加载的梁下部纵筋滑移在性能水平4之后更大;变轴力试件的节点剪应变在性能水平4之后增长速度更快,试验结束时变轴力试件的节点剪应变更大;变轴力试件梁纵筋滑移变形和节点剪切变形引起的梁端附加位移占比更大,梁、柱弯曲变形引起的梁端位移占比更小。(5)变轴力加载可引起剪压比为中等的梁柱组合体试件的失效模式发生变化,即由定轴力试件发生节点斜压型剪切破坏转变为变轴力试件发生梁端弯曲破坏。