轴线变位柱节点抗震性能研究
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摘要
传统的现浇整体式框架柱由于是上下层柱轴线贯通，节点具有良好的传力性能，其研究成果也较为完善。而对于杭州市市民中心主体工程而言，为了在上部某层边柱柱顶“搁置”支座，而将该层以上层(不包括该层)的边柱做位移处理，于是形成了上下层柱轴线在同一垂直剖面内偏移的新型结构——轴线变位柱，而在上下层轴线变位柱以及梁之间则形成了新型节点——轴线变位柱节点。
在ETABS有限元软件中，建立带有轴线变位柱节点的整体框架筒体结构，通过参数的不断变换对轴线变位柱节点的传力方式、抗震性能等进行初步的探索和研究，并对其放置位置、对整体结构抗震性能的影响等进行了初步的分析和讨论，同时利用SATWE有限元软件对其结论进行比对和验证。
在此基础上，通过缩尺的轴线变位柱节点模型的低周反复试验，对其传力方式、抗震性能等做进一步较深入的分析和研究。参考异型节点有关试验和理论分析的成果，我们发现轴线变位柱节点在地震荷载下同样存在“大核心”和“小核心”这一情况。同时，根据试验结果并结合中国规范中框架节点的抗震设计我们提出了轴线变位柱节点的抗震设计公式。针对轴线变位柱节点特殊的传力方式和抗震性能，我们提出了增加偏移上柱锚固长度的结构处理方式，并对其长度值进行了初步的探索以应用于工程实际。
最后，对进一步工作的方向做了简要的讨论。
Because of the perforation of column axis of different floors, the joints in traditional RC frame structure system have well force transfer performance, and the research result is fine. However, the Citizen Center Building in city of HangZhou is a special instance. In this building, the axis of the upper floor's side columns offset for the reason of structural function, so appears a new structure component named axis deformative column, which caused new form of joint between columns of offsetted axis------axis deformative column joint.
A RC frame with axis deformative column is calculated with finite element commerial software ETABS. Primary researching is raised in the manner of force transfer and the aseismic capabilities under the action of earthquake through the change of parameter. The affect on the aseismatic capabilities of whole structure and its placement is discussed and analysed.
Based on this researching,further studying on the manner of force transfer and the aseismic capabilities under the action of earthquake is made through Low-cycled reversed loading experiment. Based on tests and theory of seismic propert of axis deformative column joints,the conclusion of the big and small joint region appearing in the axis deformative column joints within seismic excitation is verified.The criteria in design of abnomal reinforced concrete joint is raised considering "Code for design of concrete structures". The method of the anchoring of steel bar is raised considering special aseismic capabilities of axis deformative column joints,and the primary study of the length of anchoring is discussed in order to help the real design of this kind of joints.
At the end of this thesis,the further study is discussed.
在ETABS有限元软件中，建立带有轴线变位柱节点的整体框架筒体结构，通过参数的不断变换对轴线变位柱节点的传力方式、抗震性能等进行初步的探索和研究，并对其放置位置、对整体结构抗震性能的影响等进行了初步的分析和讨论，同时利用SATWE有限元软件对其结论进行比对和验证。
在此基础上，通过缩尺的轴线变位柱节点模型的低周反复试验，对其传力方式、抗震性能等做进一步较深入的分析和研究。参考异型节点有关试验和理论分析的成果，我们发现轴线变位柱节点在地震荷载下同样存在“大核心”和“小核心”这一情况。同时，根据试验结果并结合中国规范中框架节点的抗震设计我们提出了轴线变位柱节点的抗震设计公式。针对轴线变位柱节点特殊的传力方式和抗震性能，我们提出了增加偏移上柱锚固长度的结构处理方式，并对其长度值进行了初步的探索以应用于工程实际。
最后，对进一步工作的方向做了简要的讨论。
Because of the perforation of column axis of different floors, the joints in traditional RC frame structure system have well force transfer performance, and the research result is fine. However, the Citizen Center Building in city of HangZhou is a special instance. In this building, the axis of the upper floor's side columns offset for the reason of structural function, so appears a new structure component named axis deformative column, which caused new form of joint between columns of offsetted axis------axis deformative column joint.
A RC frame with axis deformative column is calculated with finite element commerial software ETABS. Primary researching is raised in the manner of force transfer and the aseismic capabilities under the action of earthquake through the change of parameter. The affect on the aseismatic capabilities of whole structure and its placement is discussed and analysed.
Based on this researching,further studying on the manner of force transfer and the aseismic capabilities under the action of earthquake is made through Low-cycled reversed loading experiment. Based on tests and theory of seismic propert of axis deformative column joints,the conclusion of the big and small joint region appearing in the axis deformative column joints within seismic excitation is verified.The criteria in design of abnomal reinforced concrete joint is raised considering "Code for design of concrete structures". The method of the anchoring of steel bar is raised considering special aseismic capabilities of axis deformative column joints,and the primary study of the length of anchoring is discussed in order to help the real design of this kind of joints.
At the end of this thesis,the further study is discussed.
引文
[1] 唐九如．钢筋混凝土框架节点抗震．东南大学出版社，1989
[2] 周克荣，顾祥林，苏小卒编．混凝土结构设计．同济大学出版社，2001
[3] park．钢筋混凝土结构：下册．重庆：重庆大学出版社，1985
[4] T．鲍雷，M．J．N普里斯特利．钢筋混凝土和砌体结构的抗震设计．北京：中国建筑工业出版社，1999
[5] 框架专题组．低周反复荷载作用下钢筋混凝土框架梁柱节点核心区抗剪强度的试验研究．建筑结构学报，1983(6)
[6] Arthur H. Nilson, George Winter. Design of concrete structures. New Yoke:1991
[7] 傅建平，游渊，白绍良．钢筋混凝土框架节点传力机构分析．重庆建筑大学学报，1996(3)：43～51
[8] ACI committee 318. Building Code Recommendations for Reinforced Concrete(ACI318--83). 1983
[9] ACI-ASCE committee 352. Recommendations for Design of Beam-Column Joints in Monolithic. Concrete Structures. ACI Journals, 1985 (5)
[10] 傅剑平，游渊，周绪平．整浇混凝土框架梁柱节点的分析模型．建筑结构学报，1994(6)：11～16
[11] 白绍良等．末端带直角弯折的粱筋在端节点中的锚固性能试验研究．重庆建筑工程学院学报，1994(2)：1～12
[12] 唐九如．钢筋混凝土框架节点抗震研究的新进展．工程抗震，1989(4)：39～43
[13] 陈永春，高红旗，马颖军，陈瑜．反复荷载下钢筋混凝土平面框架梁柱节点受剪承载力及梁筋粘结锚固性能的试验研究．建筑科学，1995(1)：3～11
[14] 朱伯龙，陈裕周．双向低周反复荷载作用下钢筋混凝土框架边节点抗震性能研究．同济大学学报，1991，增刊：23～33
[15] 混凝土结构设计规范(GB50010-2002)．北京：中国建筑工业出版社，2002
[16] 姚振纲，刘祖华．建筑结构试验．同济大学出版社，1996
[17] 童岳生．钢筋混凝土基本构件．陕西科学技术出版社，1989
[18] 张连德．钢筋混凝土空间框架节点抗震性能的研究．建筑结构学报，1987(2)
[19] 李永学．钢筋混凝土框架节点的抗震分析．地震工程学与工程振动，1993(1)
[20] 朱马．不同强度混凝土粱板柱节点的抗震性能．同济大学硕士论文，1999
[21] 蒋永生，陈忠范，周绪平等．整浇粱板的框架节点抗震研究．建筑结构学报，1994(6)：11～16
[22] 张连德．钢筋混凝土空间框架节点抗震性能的研究．建筑结构学报，1987(2)
[23] R. L. Vollum, J.B. Newman. The design of external reinforced concrete beam-columnjoints. The Structural Engineer, 1999, 23: 21～27
[24] Ashraf Habibullah, SE. Staggered Truss Frame Systems Using Etabs. webpage
[25] Computers & Structures Inc..User Interface Reference Manual, 2002
[26] Computers & Structures Inc..Steel Frame Design Manual, 2003
[27] Ashraf Habibullah, SE. Staggered Truss Frame Systems Using Etabs. webpage
[28] Computers & Structures Inc..User Interface Reference Manual, 2002
[29] Computers & Structures Inc..Steel Frame Design Manual, 2002
[30] ETABS中文版集成化的建筑结构设计与分析软件．北京金土木软件技术有限公司，2003
[31] 高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SATWE．中国建筑科学研究院，2002
[32] 朱晓辉．再生混凝土框架节点抗震性能研究：[硕士学位论文]．上海：同济大学，2005
[33] 李红星，白国良．钢筋混凝土框架异型节点抗震性能试验研究：[硕士学位论文]．西安建筑科技大学，2002
[34] 张连德．钢筋混凝土平面框架节点抗剪强度的研究．建筑技术通讯，1983(3)：19～25
[35] 石亨自，孙晓明等译．美国钢结构手册．1980
[36] 程懋堃．高强混凝土柱的梁柱节点处理方法．建筑结构，2001(5)：3～5
[37] 李思明，金国芳，詹胜．高层框架节点核心区采用低强度混凝土时的试验研究．结构工程师，1998，增刊：107～110
[38] 施养杭．现浇混凝土框架梁柱节点力学性能分析．华侨大学学报，1994(4)：28～36
[39] 韦定国等．工程结构抗震．地震出版社，1989
[40] 朱伯龙．结构抗震试验．地震出版社，1989
[42] 童岳生．钢筋混凝土建筑结构．陕西科学技术出版社，1989
[43] 孙训方，方孝淑，关来泰．材料力学．高等教育出版社，1979
[44] 朱伯钦，周竞欧，许哲明编．结构力学．同济大学出版社，2001
[45] 朱慈勉编．结构力学．高等教育出版社，2004
[46] 傅恒青．建筑结构试验．冶金工业出版社，1992
[47] 蒋永生，陈忠范等．整浇梁板的框架节点抗震研究．建筑结构学报，1994(12)
[48] 贺志坚，卫云亭，张连德．钢筋混凝土框架顶层中节点的抗震性能与设计建议：[会议交流论文]．冶金建筑抗震设计规范，1989．5
[49] 傅建平，游渊，白绍良．钢筋混凝土抗震框架节点的受力特征分类．重庆建筑大学学报，1996，18(2)
[50] 吴庆云．钢筋混凝土框架顶层中节点抗震性能试验研究：[硕士学位论文]．重庆建筑大学，1991
[51] 张涛．不规则复杂结构静动力分析与研究：[硕士学位论文]．上海：同济大学，2004
[52] 孙捷．不同加腋宽度下钢筋混凝土偏心节点抗震性能的试验研究：[硕士学位论文]．合肥工业大学，2001
[53] 林仙尔．不同强度混凝土梁板柱节点的抗震性能研究：[硕士学位论文]．上海：同济大学，2002
[54] 成广伟．超限高层建筑结构地震反应和扭转效应研究：[硕士学位论文]．上海：同济大 学，2004
[55] 吴涛．大型火力发电厂钢筋混凝土框排架结构抗震性能及设计方法研究：[博士学位论文]．西安建筑科技大学，2003
[56] 碰珊．钢结构交错桁架体系的抗震性能研究：[硕士学位论文]．西安建筑科技大学，2004
[57] 陈滔．钢筋混凝土框架中间层中节点的抗震性能试验研究及受力机理分析：[硕士学位论文]．重庆建筑大学，1999
[58] 王旺才．钢筋混凝土梁板柱空间节点受力特性的有限元分析：[硕士学位论文]．上海：同济大学，2004
[59] 菜惠菊．钢筋混凝土梁柱节点的承载力研究：[硕士学位论文]．上海：同济大学，2004
[60] 李锦洪．混凝土强度等级不同的梁柱的节点抗震性能研究：[硕士学位论文]．上海：同济大学，2000
[61] 白建方．基于神经网络的钢筋混凝土框架异型节点抗震性能研究：[硕士学位论文]．西安建筑科技大学，2004
[62] 吴兵．重力荷载作用下整浇钢筋混凝土楼盖工作性能研究：[硕士学位论文]．深圳大学，2004
[63] 王峥．轴压比对钢筋混凝土框架节点抗震性能影响的试验研究：[硕士学位论文]．重庆建筑大学，1997
[64] 郭慧英．轴压力对节点抗震性能的影响和框架边节点的抗剪强度：[硕士学位论文]．天津大学，1999
[65] GB50010—2002 混凝土结构设计规范．北京：中国建筑工业出版社，2002
[66] GB50011—2001 建筑抗震设计规范．北京：中国建筑工业出版社，2001
[2] 周克荣，顾祥林，苏小卒编．混凝土结构设计．同济大学出版社，2001
[3] park．钢筋混凝土结构：下册．重庆：重庆大学出版社，1985
[4] T．鲍雷，M．J．N普里斯特利．钢筋混凝土和砌体结构的抗震设计．北京：中国建筑工业出版社，1999
[5] 框架专题组．低周反复荷载作用下钢筋混凝土框架梁柱节点核心区抗剪强度的试验研究．建筑结构学报，1983(6)
[6] Arthur H. Nilson, George Winter. Design of concrete structures. New Yoke:1991
[7] 傅建平，游渊，白绍良．钢筋混凝土框架节点传力机构分析．重庆建筑大学学报，1996(3)：43～51
[8] ACI committee 318. Building Code Recommendations for Reinforced Concrete(ACI318--83). 1983
[9] ACI-ASCE committee 352. Recommendations for Design of Beam-Column Joints in Monolithic. Concrete Structures. ACI Journals, 1985 (5)
[10] 傅剑平，游渊，周绪平．整浇混凝土框架梁柱节点的分析模型．建筑结构学报，1994(6)：11～16
[11] 白绍良等．末端带直角弯折的粱筋在端节点中的锚固性能试验研究．重庆建筑工程学院学报，1994(2)：1～12
[12] 唐九如．钢筋混凝土框架节点抗震研究的新进展．工程抗震，1989(4)：39～43
[13] 陈永春，高红旗，马颖军，陈瑜．反复荷载下钢筋混凝土平面框架梁柱节点受剪承载力及梁筋粘结锚固性能的试验研究．建筑科学，1995(1)：3～11
[14] 朱伯龙，陈裕周．双向低周反复荷载作用下钢筋混凝土框架边节点抗震性能研究．同济大学学报，1991，增刊：23～33
[15] 混凝土结构设计规范(GB50010-2002)．北京：中国建筑工业出版社，2002
[16] 姚振纲，刘祖华．建筑结构试验．同济大学出版社，1996
[17] 童岳生．钢筋混凝土基本构件．陕西科学技术出版社，1989
[18] 张连德．钢筋混凝土空间框架节点抗震性能的研究．建筑结构学报，1987(2)
[19] 李永学．钢筋混凝土框架节点的抗震分析．地震工程学与工程振动，1993(1)
[20] 朱马．不同强度混凝土粱板柱节点的抗震性能．同济大学硕士论文，1999
[21] 蒋永生，陈忠范，周绪平等．整浇粱板的框架节点抗震研究．建筑结构学报，1994(6)：11～16
[22] 张连德．钢筋混凝土空间框架节点抗震性能的研究．建筑结构学报，1987(2)
[23] R. L. Vollum, J.B. Newman. The design of external reinforced concrete beam-columnjoints. The Structural Engineer, 1999, 23: 21～27
[24] Ashraf Habibullah, SE. Staggered Truss Frame Systems Using Etabs. webpage
[25] Computers & Structures Inc..User Interface Reference Manual, 2002
[26] Computers & Structures Inc..Steel Frame Design Manual, 2003
[27] Ashraf Habibullah, SE. Staggered Truss Frame Systems Using Etabs. webpage
[28] Computers & Structures Inc..User Interface Reference Manual, 2002
[29] Computers & Structures Inc..Steel Frame Design Manual, 2002
[30] ETABS中文版集成化的建筑结构设计与分析软件．北京金土木软件技术有限公司，2003
[31] 高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SATWE．中国建筑科学研究院，2002
[32] 朱晓辉．再生混凝土框架节点抗震性能研究：[硕士学位论文]．上海：同济大学，2005
[33] 李红星，白国良．钢筋混凝土框架异型节点抗震性能试验研究：[硕士学位论文]．西安建筑科技大学，2002
[34] 张连德．钢筋混凝土平面框架节点抗剪强度的研究．建筑技术通讯，1983(3)：19～25
[35] 石亨自，孙晓明等译．美国钢结构手册．1980
[36] 程懋堃．高强混凝土柱的梁柱节点处理方法．建筑结构，2001(5)：3～5
[37] 李思明，金国芳，詹胜．高层框架节点核心区采用低强度混凝土时的试验研究．结构工程师，1998，增刊：107～110
[38] 施养杭．现浇混凝土框架梁柱节点力学性能分析．华侨大学学报，1994(4)：28～36
[39] 韦定国等．工程结构抗震．地震出版社，1989
[40] 朱伯龙．结构抗震试验．地震出版社，1989
[42] 童岳生．钢筋混凝土建筑结构．陕西科学技术出版社，1989
[43] 孙训方，方孝淑，关来泰．材料力学．高等教育出版社，1979
[44] 朱伯钦，周竞欧，许哲明编．结构力学．同济大学出版社，2001
[45] 朱慈勉编．结构力学．高等教育出版社，2004
[46] 傅恒青．建筑结构试验．冶金工业出版社，1992
[47] 蒋永生，陈忠范等．整浇梁板的框架节点抗震研究．建筑结构学报，1994(12)
[48] 贺志坚，卫云亭，张连德．钢筋混凝土框架顶层中节点的抗震性能与设计建议：[会议交流论文]．冶金建筑抗震设计规范，1989．5
[49] 傅建平，游渊，白绍良．钢筋混凝土抗震框架节点的受力特征分类．重庆建筑大学学报，1996，18(2)
[50] 吴庆云．钢筋混凝土框架顶层中节点抗震性能试验研究：[硕士学位论文]．重庆建筑大学，1991
[51] 张涛．不规则复杂结构静动力分析与研究：[硕士学位论文]．上海：同济大学，2004
[52] 孙捷．不同加腋宽度下钢筋混凝土偏心节点抗震性能的试验研究：[硕士学位论文]．合肥工业大学，2001
[53] 林仙尔．不同强度混凝土梁板柱节点的抗震性能研究：[硕士学位论文]．上海：同济大学，2002
[54] 成广伟．超限高层建筑结构地震反应和扭转效应研究：[硕士学位论文]．上海：同济大 学，2004
[55] 吴涛．大型火力发电厂钢筋混凝土框排架结构抗震性能及设计方法研究：[博士学位论文]．西安建筑科技大学，2003
[56] 碰珊．钢结构交错桁架体系的抗震性能研究：[硕士学位论文]．西安建筑科技大学，2004
[57] 陈滔．钢筋混凝土框架中间层中节点的抗震性能试验研究及受力机理分析：[硕士学位论文]．重庆建筑大学，1999
[58] 王旺才．钢筋混凝土梁板柱空间节点受力特性的有限元分析：[硕士学位论文]．上海：同济大学，2004
[59] 菜惠菊．钢筋混凝土梁柱节点的承载力研究：[硕士学位论文]．上海：同济大学，2004
[60] 李锦洪．混凝土强度等级不同的梁柱的节点抗震性能研究：[硕士学位论文]．上海：同济大学，2000
[61] 白建方．基于神经网络的钢筋混凝土框架异型节点抗震性能研究：[硕士学位论文]．西安建筑科技大学，2004
[62] 吴兵．重力荷载作用下整浇钢筋混凝土楼盖工作性能研究：[硕士学位论文]．深圳大学，2004
[63] 王峥．轴压比对钢筋混凝土框架节点抗震性能影响的试验研究：[硕士学位论文]．重庆建筑大学，1997
[64] 郭慧英．轴压力对节点抗震性能的影响和框架边节点的抗剪强度：[硕士学位论文]．天津大学，1999
[65] GB50010—2002 混凝土结构设计规范．北京：中国建筑工业出版社，2002
[66] GB50011—2001 建筑抗震设计规范．北京：中国建筑工业出版社，2001