【doc】 低周反复循环荷载作用下装配整体式钢骨混凝土框架节点抗震性能试验研究

【doc】 低周反复循环荷载作用下装配整体式钢骨混凝土框架节点抗震性能试验研究 低周反复循环荷载作用下装配整体式钢骨 混凝土框架节点抗震性能试验研究 第35卷增刊(I) 2005年7月 东南大学(自然科学版) JOURNALOFSOUTHEASTUNIVERSITY(NaturalScienceEdition) Vo1.35Sup(I) July2005 T 框架节点抗震性能试验研究 张雪松李忠献 (天津大学建筑工程学院,天津300072) ,每组2个足尺寸节点试件进行的低周反复循环荷 摘要:通过对2组 载试验,研究了装配整体式钢 骨混凝土框架节点的抗震性能;其中第一组试件为按”弱节点”设计的中节点,第二组试件为按”强 节点”设计的边节点,且对第二组的1个试件的节点核心区附近框架梁H型钢的上,下翼缘采取 狗骨式削弱的构造措施.试验结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明:在相同轴压比的条件下,2组试件均有较好的延性.且第 二组试件的耗能能力明显高于第一组试件;对节点核心区附近框架 梁H型钢翼缘采取狗骨式削弱, 能够将框架梁的塑性铰从梁端根部转移到削弱部位,从而有效地提 高节点的抗震性能.节点核心 部分和梁拼接部位的型钢腹板采用高强螺栓连接,钢筋采用套管连 接的构造方式是安全的. 关键词:钢骨混凝土;装配整体式框架;节点;狗骨式削弱;抗震性能 中图分类号:TU375;TU317.1文献标识码:A文章编 号:1001—0505(2005)增刊(I)一0001—04 Seismicbehaviorofjointsofprefabricatedsteelreinforcedconcrete integralframeunderlowcyclicandreciprocalloading ZhangXuesongLiZhongxian (SchoolofCivilEngineering,TianjinUniversity,Tianjin300072,China) Abstract:Theseismicbehaviorofjointsoftheprefabricatedsteelreinforcedconcreteintegralframewas investigatedunderlowcyclicandreciprocalloading.Thespecimensweredividedintotwogroupswith2 full—sizedspecimensineach.Thespecimensinfirstgroupweretheinteriorjointsdesignedasweak connection,andthespecimensinsecondgroupweretheexteriorjointsdesignedassgongconnection.A specimenofsecondgroupwasconstructedwithdog—bonestyleweakeningo ntheupperandlower flangesoftheH—typesteelatthebeamendnearthejointcore.Thetestresultsshowedthatundersalne axialcompressionratio,allthespecimenspresentedgoodductility,whichthecapacityofenergy dissipationofthesecondgroupspecimenswereclearlyhigherthanthatofthefirstgroupspecimens. Whenthedog?-bonestyleweakeningwastakenontheflangeoftheH?-typesteelatthebeamendnearthe jointcore,theplastichingeofthebeamwastransferredfromtherootofbeamendtotheweakened position,thustheseismicbehaviorofthejointscouldbeimprovedeffectively.Itwassafetoadopt high—strengthboltconnectionforsectionalwebsandmuffcouplingsforconcretereinforcementbarsat thepositionofsplicebetweenthejointcoresandbeams. Keywords:steelreinforcedconcrete;prefabricatedintegralframe;joints;dog-bonestyleweakening; seismicbehavior 随着我国高层建筑的迅速的发展,采用钢与混凝土组合框架结构越 来越多.在钢一混凝土组合框架结 收稿日期:2005.05.16. 基金资助:国家杰出青年科学基金资助项目(50425824). 作者简介:张雪松(1971一),男,博士生;李忠献(联系人),男,博士,教授,zxli@tju.edu.cn 2东南大学(自然科学版)第35卷 构中,节点是连接梁柱的关键部位.目前,国内外对钢一混凝土组合节点进行了一系列较为深入的研究: Kanno[11对钢筋混凝土柱一型钢梁(RCS)组合节点的抗震性能进行了试验研究与理论分析:Parra—Montesons 对RCS组合节点的剪切性能进行了研究【2】,并对节点的变形性能进行了研究;赵鸿铁对钢骨混凝土节 点核心区的抗剪性能进行了深入研究,并提出了相应的钢桁架的破坏机理;薛建阳等对不同构造的SRC 节点进行的抗震性能试验研究. 已有的研究表明:在地震荷载作用下,这些组合节点的塑性铰一般发生在梁的端部,塑性铰区的非线 性变形会造成梁柱连接焊缝的初始缺陷部位产生应力集中从而诱发焊缝发生脆性断裂;另外,塑性铰区 的非线性变形还会渗透到节点核心区,造成节点核心区混凝土开裂,降低混凝土的抗剪性能.为了克服普 通钢骨混凝土组合节点的上述缺陷,本文设计采用装配整体式钢骨混凝土框架节点,即在工厂预制梁和 节点核心部分(柱与节点核心区),然后在施工现场对梁和节点核心部分进行拼接,具有施工操作简便, 速度快的特点;同时,为了避免梁端塑性铰区的非线性变形对梁柱连接焊缝和节点核心区混凝土造成不 利影响,对梁端型钢上,下翼缘采取狗骨式削弱,以便把塑性铰从梁端部转移到狗骨式削弱部位r/J. 本文对4个装配整体式钢骨混凝土框架节点(2个中节点和2个边节点)的抗震性能进行低周反复荷 载试验,研究装配整体式钢骨混凝土节点的抗震性能:验证节点核心区附近梁端型钢翼缘的狗骨式削弱 在提高节点抗震性能方面的作用;验证在低周反复荷载作用下梁和节点核心部分的拼接构造是否可靠, 从而为装配整体式钢骨混凝土框架结构在实际工程的应用提供一定的试验依据. 1试验概况 本文按足尺寸设计制作了4个装配整体式钢骨混凝土框架节点试件,试件设计如图1所示,试件分为 2组,第一组为中节点试件,编号为ZJ一1和一2,按”强构件,弱节点”的原则设计;第二组为边节点试 件,试件编号为BJ一1和BJ一2,按”强节点,弱构件”的原则设计.对于第二组试件,在试件BJ一2的节点核 心区附近梁端工字型钢的上,下翼缘采取了狗骨式削弱的构造措施, 如图2所示,而BJ一1为对比试件.两 组试件的梁与节点核心部分拼接时,梁端型钢腹板采用高强螺栓连 接,钢筋采用套管连接,如图3所示. 试件型钢翼缘到混凝土表面的距离为100mm,箍筋的混凝土保护层 的厚度为50mm.试件的主要材料性能 试验结果如表1所示. 1 ~8@150预制核心节点 螂亨0l60~8@150梁段2 中8@1002 2l6 216216补偿收缩混凝土浇注 柱段箍筋加密 1610 (a)边节点设计详图 2椭 ? 2l0螂? 图2狗骨式削弱构造 .n 预制核心节点l 2l6 梁段一 g 柱段‰l??’ 中8@l50中6@l00量 中8@l00中8@l50拉筋J.中8@il面 2,350,中l吼 . 1—1柱截面 16中10扎 , 中8@l002’2中12 补偿收缩混凝土浇6@100一 2l6箍筋加密拉筋.. 08@100 , 216216 , 250 , 30l02_-2梁截面 (b)中节点设计详图 图1节点试件施工图(单位:lnln) 2162中8 套管连接 M20 _ 30 高强螺栓2 C30无收缩混凝土 图3梁和节点核心区的连接构造 !!!:堡重堡旦垦塑环荷载作用下装配整体式钢骨混凝土框架节点抗震性能试验研究 ————————————————————————————— ——————— 二_—二——二—::::::=『二::=:::=:: 表I试件主要材料特性 2试验结果 试验时先按照轴压比(,2=0.2)的要求,一次将竖向荷载施加到位,然后再施加反复荷载.在试件达到屈 服位移以前,采用控制荷载的方法逐级加载,每级反复一次,直至试件屈服.当试件达到屈服位移以后. 采用屈服位移的倍数分级控制加载,BJ—l和BJ一2试件每级反复 加载3次,一l和一2试件每级反复加载1 次直至荷载下降到峰值荷载的85%.图4给出了4个节点试件的P—A滞回曲线,由此可以看出:4个试 件均具有良好的延性,当延性系数达到5时,承载力均没有明显的下降;从图4所示滞回环的饱满程度和 表2所列的等效阻尼系数可以看出:BJ一1和BJ一2试件的耗能能力要明显高于7_J一1和7_J一2试件的耗能能 力,尤其是试件BJ一2的耗能能力最高.表2给出了4个节点试件试验结果. 表2主要试验结果 3结论 (a1Z.I一1 矗 y,ifl-I | 台謇 0 … 薷劢 , ,;_一j=疆J/一/ 一i=_/ (b)Z.I一2 . 毋耋习r? f锵娶’jl 80_6o-4._2o m 2o?o8o_8o_6o_4o_20 m 2oq06080 (c)BJ一1(d)BJ一2 图4节点试件的滞回曲线 1)以弯曲变形为主的节点试件的耗能能力要大于以剪切变形为主的节点试件的耗能能力.这说明按 照强节点弱构件”和”强柱弱梁”的原则所设计的装配整体式钢骨混凝土框架节点能够取得很好的变 形形式和耗能能力. 4东南大学(自然科学版)第35卷 2)产生在狗骨式削弱部位的塑性铰的转动能力和转动范围要比产生在梁端根部的塑性铰的转动能力 和转动范围大;因此对节点核心区附近框架梁型钢翼缘采取狗骨式削弱后,可以提高节点的变形和耗能 能力. 3)在地震反复荷载作用下,只要节点核心部分和梁的拼接选择在应 力较小的位置,连接部位型钢腹 板采用高强螺栓连接,钢筋采用套管连接的构造方式是安全可靠的. 【2】 【3】 [4】 【5】 【6】 【7】 参考文献(References) KannoR,DeierleinGG.Seismicbehaviorofcomposite(RCS)beam-columnj ointsubassemblies【A】.Proceedingsofthe 1996EngineeringFoundationConferenceonCompositeConstructioninSte elandConcreteIII[e1.Irsee,Germany,1996, 236—249. Parra-MontesinosG,WightJK.ModelingshearbehaviorofhybridRCSbeam .columnconnections【J】.JournalofStructural Engineering,ASCE,200l,127(1):3一l1. Parra-M6ntesinosGG,LiangX.Towardsdeformation—basedcapacitydesignofRCSbeam—COluninconnections『J1. EngineeringStructures,2003,25(5):681-690. MillerDK.LessonslearnedfromtheNorthridgeearthquake[J】.Engineerin gStructures,1998,20(4—6):249—260. 薛建阳,赵鸿铁.型钢混凝土节点抗震性能及构造方法【J】.世界地震 工程,2002,18(2):61-64. XueJianyang,ZhaoHongtie.Seismicbehaviorandconstructionmethodofsteelreinforcedconcrete{oints[J].Wodd EarthquakeEngineering,2002,l8(2):6l一64.(inChinese) MillerDK.LessonslearnedfromtheNorthridgeearthquake【J】.EngineeringStructures,1998,20(4-6):249—260. TamboliAR.HandbookofstructuralsteelconnectiondesignanddetailsfM1.NewYork:McGraw.Hill,l99l9.