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型钢混凝土异型中节点抗震性能试验研究及设计建议

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建筑结构学报 2018年第7期39卷 33-45页

作者：白国良赵金全杜宁军谢波高涵西安建筑科技大学土木工程学院

由于工艺要求,大型型钢混凝土核电厂主厂房结构中普遍存在错层、变梁变柱截面而形成的异型中节点。为研究型钢混凝土（SRC）异型中节点的抗震性能,进行了8个1/4缩尺比的SRC异型中节点拟静力试验,考虑了两侧梁错位高度、单侧梁截面高度... 详细信息

由于工艺要求,大型型钢混凝土核电厂主厂房结构中普遍存在错层、变梁变柱截面而形成的异型中节点。为研究型钢混凝土（SRC）异型中节点的抗震性能,进行了8个1/4缩尺比的SRC异型中节点拟静力试验,考虑了两侧梁错位高度、单侧梁截面高度减小和轴压比等影响因素,分析了SRC异型中节点的破坏形态、滞回性能、承载力、刚度退化、耗能能力及延性等。结果表明：SRC异型中节点主要发生核心区剪切破坏,与SRC常规中节点不同,异型中节点首先沿核心区长对角线出现裂缝,而沿短对角线出现的裂缝则有所滞后,可将核心区长对角线出现裂缝作为判断节点开裂的主要标志;当两侧梁错位时,柱有效计算长度减小,承载力较常规节点有明显提高,变形能力则有所降低;随着两侧梁错位高度的增大,节点承载力增大,延性和耗能能力则减小。当一侧梁截面高度减小时,节点刚度和承载力明显降低,变形能力则有所提高;一侧梁截面高度减小越大,承载力下降越明显;建议小梁截面高度不宜小于大梁截面高度的1/2。当轴压比小于0.5时,增大轴压比可以提高异型节点承载能力,但变形能力会降低,建议轴压比不宜过大。

关键词：型钢混凝土异型中节点拟静力试验破坏形态抗震性能设计建议

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钢筋混凝土框架异型中节点抗裂性能试验研究

土木工程学报 2009年第10期42卷 67-73页

作者：刘伯权邢国华吴涛姚显贵刘鸣长安大学陕西西安710061

通过6个钢筋混凝土框架异型中节点试件在低周反复荷载作用下的试验研究，分析了节点核心区尺寸、轴压比等因素对异型节点抗裂性能的影响。研究表明，异型节点初裂时斜裂缝主要出现在由小梁和上柱构成的小核心区，核心区开裂荷载约为50％... 详细信息

通过6个钢筋混凝土框架异型中节点试件在低周反复荷载作用下的试验研究，分析了节点核心区尺寸、轴压比等因素对异型节点抗裂性能的影响。研究表明，异型节点初裂时斜裂缝主要出现在由小梁和上柱构成的小核心区，核心区开裂荷载约为50％～60％极限荷载，抗裂性能较常规节点劣化，初裂阶段的剪力基本由小核心区混凝土承担，合理增大轴压比可以提高异型节点的抗裂承载能力。异型中节点由于大小梁刚度不同，反复荷载下柱端轴压力会发生波动。通过理论分析推导出柱端轴压力影响系数“的计算表达式，在此基础上提出包含系数α的异型中节点抗裂承载力计算公式，并通过国内外12个异型节点试件的19组试验数据对其进行验证，吻合良好。

关键词：异型中节点抗裂承载力位移加载换算截面法

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钢筋混凝土框架异型中节点抗裂度计算

工业建筑 2009年第6期39卷 55-58页

作者：邢国华吴涛刘伯权杨乐姚显贵长安大学西安710061

基于6个钢筋混凝土框架异型中节点试件的试验研究,分析了节点核心区尺寸、轴压比等因素对异型中节点抗裂性能的影响。结果表明:节点开裂前核心区混凝土基本处于弹性工作阶段,异型中节点的剪力主要由小核心(小梁与上柱构成的区域)混凝土... 详细信息

基于6个钢筋混凝土框架异型中节点试件的试验研究,分析了节点核心区尺寸、轴压比等因素对异型中节点抗裂性能的影响。结果表明:节点开裂前核心区混凝土基本处于弹性工作阶段,异型中节点的剪力主要由小核心(小梁与上柱构成的区域)混凝土承担,增大轴压比可以提高异型中节点试件的抗裂承载能力。在试验研究的基础上,提出异型中节点抗裂承载力计算公式,并与11个异型节点试件的试验结果进行对比,吻合较好。

关键词：异型中节点抗裂承载力框架小核心

钢筋混凝土框架异型中节点受力机理及设计方法研究

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钢筋混凝土框架异型中节点受力机理及设计方法研究

作者：王亮长安大学

学位级别：硕士

目前，规范中关于节点的设计主要以常规节点试验资料为依据，对异型节点的受力性能研究较少，只是停留在经验认识上，异型节点的设计缺乏较完善的理论基础。因此，开展此类异型节点的研究工作具有较大的理论价值和实用价值。本文... 详细信息

目前，规范中关于节点的设计主要以常规节点试验资料为依据，对异型节点的受力性能研究较少，只是停留在经验认识上，异型节点的设计缺乏较完善的理论基础。因此，开展此类异型节点的研究工作具有较大的理论价值和实用价值。本文针对大型火电厂钢筋混凝土结构中出现的框架异型中节点(变梁截面、变柱截面)进行研究。在试验(平面异型中节点试验和整体模型空间异型中节点试验)基础上，采用大型通用有限元软件ANSYS对平面异型中节点试件建立分离式模型，并进行了非线性有限元模拟分析。通过分析中节点两侧梁截面变化、节点上下柱截面变化、轴压比、混凝土强度、节点核芯箍筋、直交梁约束效应等因素对节点核芯区抗剪性能的影响，结合试验与有限元分析的结果，探讨了异型中节点(包括平面异型中节点和空间异型中节点)的受力机理及破坏模式。平面异型中节点以小核芯为控制单元，节点核芯区的受剪承载能力取决于小核芯区的混凝土强度、尺寸和配筋状况。由于应力扩散，大核芯区对小核芯区具有约束作用，这种约束作用通过大核芯面积与小核芯面积的比来反映，即大核芯区对小核芯区约束系数ξ=1.2(A／A)—0.2(A／A)。空间异型中节点与平面异型中节点相比，多了直交梁的约束作用，参考试验结果和常规节点的研究成果，认为在地震荷载作用下，直交梁对节点区的约束作用有限，建议不应过高估计。同时，异型中节点可能发生四类破坏，即第一类破坏模式：小核芯区域的剪切破坏;第二类破坏模式：大小梁高差范围内的剪切破坏;第三类破坏模式：小梁梁端的弯曲破坏;第四类破坏模式：梁端屈服后的小核芯区剪切破坏。第三类破坏模式是比较理想的破坏模式，符合“强柱弱梁”的抗震要求。第一类及第四类破坏模式均发生在小核芯区域，发生第一类还是第四类破坏，关键在于核芯区配箍量的多少。在异型节点设计中要防止发生第一类和第四类的小核芯剪切破坏及第二类的大小梁高差范围内的剪切破坏，异型中节点是发生小核芯剪切破坏还是发生大小梁高差范围内的剪切破坏主要与小核芯面积、下柱的截面积及面积配箍率相关。通过对异型中节点受力机理及破坏模式的分析，结合常规节点的设计方法，以节点通裂状态为准则，对这类异型中节点的抗震设计方法提出建议和实用的设计表达式，以希望对工程中经常出现的该类异型节点的设计提供参考。

关键词：异型中节点抗剪性能非线性有限元受力机理破坏模式设计方法

CAP1400型钢混凝土（SRC）结构汽机厂房变梁异型中节点抗震性能研究

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CAP1400型钢混凝土（SRC）结构汽机厂房变梁异型中节点抗震性能研...

作者：高涵西安建筑科技大学

学位级别：硕士

为研究CAP1400型钢混凝土（SRC）结构汽机厂房中典型及关键节点的抗震性能,本文选取其中大量存在的变梁异型中节点作为研究对象。目前关于型钢混凝土节点的研究主要集中于常规节点,变梁异型节点的研究也仅限于钢筋混凝土结构中,而我国... 详细信息

为研究CAP1400型钢混凝土（SRC）结构汽机厂房中典型及关键节点的抗震性能,本文选取其中大量存在的变梁异型中节点作为研究对象。目前关于型钢混凝土节点的研究主要集中于常规节点,变梁异型节点的研究也仅限于钢筋混凝土结构中,而我国现行设计规范又普遍从经验角度考虑,缺少可靠的理论设计方法。本文通过试验研究、有限元软件模拟和理论分析,研究了型钢混凝土变梁异型中节点的破坏形态、抗震性能及受力机理,并给出了此类节点的抗剪承载力计算公式。本文研究工作为CAP1400型钢混凝土（SRC）结构汽机厂房研究和编制相关设计指南提供技术支持和参考。主要研究内容如下:对3个缩尺比例为1:4的型钢混凝土中节点进行了拟静力试验研究。在参数梁高比不同下,分析了节点的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能性能及强度、刚度退化,并基于节点关键位置型钢和钢筋应变量测的结果,又分析了关键部位的受力状态。试验结果表明:较小的梁高比削弱了节点区内混凝土的约束作用,使得节点的抗剪承载力降低,但改善了试件的延性和耗能性能,相应地提高了地震作用下的变形能力;梁高比改变了节点的受力机理和破坏模式,使得节点的剪切破坏主要发生于“小核心”区内。在ABAQUS有限元分析软件中,通过考虑混凝土塑形损伤的影响,对试验试件进行有限元模型模拟分析,所得结果与试验结论相吻合,验证了有限元分析的合理性和可靠性。为补充试验研究,丰富了参数梁高比的变化,进一步比较了参数梁高比对节点抗震性能的影响趋势。基于试验研究和有限元分析结果,分析了型钢混凝土变梁异型中节点内混凝土、型钢和箍筋在不同阶段下的受剪作用比例分布关系,提出了此类节点的受力机理和破坏模式,并给出了参数梁高比影响下的型钢混凝土中节点抗剪承载力公式。

关键词：型钢混凝土异型中节点抗震性能试验研究梁高比 ABAQUS

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型钢混凝土异型中节点抗剪承载力研究

型钢混凝土异型中节点抗剪承载力研究

作者：张振东西安建筑科技大学

学位级别：硕士

由于工业建筑中生产工艺的要求和大型公共建筑功能的需要，异型节点不可避免地出现在型钢混凝土结构中。由于型钢混凝土异型中节点受力复杂、影响因素较多，开展对该类节点的研究具有重要的理论意义和工程实用价值。本文结合6个型钢混... 详细信息

由于工业建筑中生产工艺的要求和大型公共建筑功能的需要，异型节点不可避免地出现在型钢混凝土结构中。由于型钢混凝土异型中节点受力复杂、影响因素较多，开展对该类节点的研究具有重要的理论意义和工程实用价值。本文结合6个型钢混凝土异型中节点拟静力试验，采用大型有限元软件ANSYS对型钢混凝土异型中节点的破坏形态、受力机理和抗震性能进行了分析，对型钢混凝土异型中节点的抗剪承载力进行了数值模拟。通过计算结果与试验结果的对比分析，确定了ANSYS有限元分析的合理性和可靠性。通过控制变量的方法分析了错层、轴压比、型钢、混凝土及箍筋等因素对节点抗剪承载力的影响。通过有限元分析可知，错层作为型钢混凝土异型中节点独有的特点，是影响节点传力路径的关键因素。当左右两梁型钢翼缘相互错开时，节点传力机理类似于常规边节点;当左右两梁型钢翼缘相互搭接时，节点传力机理类似于常规中节点。由于柱顶轴压力的偏心作用，偏心轴力产生的附加弯矩使型钢混凝土异型中节点偏心侧的内力叠加，加剧了节点的破坏。在节点的ANSYS有限元非线性分析结果中，提取节点的各支座反力以及节点所承受的极限水平荷载，从而计算出发生剪切破坏的节点核心区的极限剪力。参考《型钢混凝土组合结构技术规程》（JGJ138-2001）中型钢混凝土梁柱中节点的抗剪承载力公式形式，建立了型钢混凝土异型中节点抗剪承载力建议计算公式。利用线性回归法求出错层、轴压比、型钢、箍筋及混凝土等因素对节点核心区抗剪承载力的影响系数，最终建立了型钢混凝土异型中节点的抗剪承载力建议设计公式。

关键词：型钢混凝土异型中节点错层有限元非线性分析抗剪承载力

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错层对SRC异型中节点承载力的影响

低温建筑技术 2012年第8期34卷 45-47页

作者：张振东朱佳宁白国良西安建筑科技大学土木工程学院西安710055

基于型钢混凝土异型中节点竖直方向上的错层特点,参考拟静力试验,采用ANSYS程序对6组型钢混凝土异型中节点进行了非线性有限元数值模拟。分析了左右两梁不同错层及搭接距离对节点抗剪承载力的影响。

关键词：型钢混凝土异型中节点错层抗剪承载力 ANSYS

基于ANSYS的钢筋混凝土框架异型节点破坏机理模拟分析

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安徽建筑 2010年第5期17卷 119-121页

作者：莫家兴马鞍山汇华建筑设计有限公司安徽马鞍山243000

大型厂房钢筋混凝土结构中经常出现变梁变柱的框架异型。文章在试验基础上,采用大型通用有限元软件ANSYS对平面异型中节点试件进行了非线性有限元模拟分析,研究了节点的受力、传力机理、钢筋及混凝土应力分布情况。结合试验与有限元分... 详细信息

大型厂房钢筋混凝土结构中经常出现变梁变柱的框架异型。文章在试验基础上,采用大型通用有限元软件ANSYS对平面异型中节点试件进行了非线性有限元模拟分析,研究了节点的受力、传力机理、钢筋及混凝土应力分布情况。结合试验与有限元分析的结果,提出了异型中节点两种破坏模式:小核心破坏和柱端剪切破坏,为该类节点的合理设计提供了依据。

关键词：异型中节点非线性有限元受力机理破坏模式

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RC框架变梁变柱中节点抗裂性能试验

长安大学学报（自然科学版） 2009年第4期29卷 77-81页

作者：吴涛刘伯权邢国华姚显贵杨乐长安大学建筑工程学院陕西西安710061

为了研究RC框架变梁变柱中节点的抗裂性能，进行了6个变梁变柱中节点试件在低周反复荷载作用下的拟静力试验，分析了节点核心区尺寸、轴压比等因素对异型中节点抗裂性能的影响。研究结果表明：异型节点初裂时斜裂缝主要出现在由小梁和... 详细信息

为了研究RC框架变梁变柱中节点的抗裂性能，进行了6个变梁变柱中节点试件在低周反复荷载作用下的拟静力试验，分析了节点核心区尺寸、轴压比等因素对异型中节点抗裂性能的影响。研究结果表明：异型节点初裂时斜裂缝主要出现在由小梁和上柱构成的小核心区，小核心区开裂荷载为极限荷载的50％～60％；抗裂性能较常规节点劣化，初裂阶段的剪力基本由小核心区混凝土承担，增大轴压比可以提高异型中节点的抗裂承载能力。提出的变梁变柱中节点抗裂承载力计算公式，可供结构工程设计时参考。

关键词：结构工程 RC框架异型中节点抗裂性能