外包钢混凝土现浇框架边节点抗震性能试验研究
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摘要
外包钢混凝土结构，由于兼具钢和混凝土两种材料的优点，同时又由于外包钢对核心混凝土的约束作用，使之这种结构构件有较好的抗震性能；加之外包钢混凝土结构构造简单，连接方便，使用灵活，节省模板和具有施工期间自挂模板、使用期间便于外部焊接固定各种管架的作用，在工业厂房、特别是电厂主厂房结构体系中得到广泛研究和应用。但长期以来，大多数研究都集中在柱、梁的工作性能上，对梁柱节点，特别是边节点的抗震性能，国内外研究资料很少。
基于上述分析，本次试验通过五个外包钢混凝土边节点1／4比例模型的伪静力试验，以柱的轴压比、梁角钢布置形式、配箍率等为主要参数，分析外包钢混凝土现浇框架一般层边节点在中高轴压比(n=0.3、0.5、0.6)条件下，节点的抗剪机理、破坏模式、变形能力、承载能力和角钢锚固的可靠性；分析了顶层边节点在张开弯矩作用下的工作性能、破坏模式和抗剪承载力；分析了试验节点的滞回性能和耗能能力。在分析研究的基础上，通过对梁柱节点抗剪承载力影响因素的分析，结合试验数据，提出了外包钢钢筋混凝土梁柱节点抗剪承载力的建议设计公式。该公式与试验结果吻合较好。
The wrapped steel concrete structures have the merits of steel and concrete, and the wrapped angle steels have restrictive action on the core concrete, which make the structures and members have good seismic behavior. This kide of structure has been widely studied and used in the industrial workshops especially in the main buildings of power plants, because it has the simple form, the convenient connection and flexible application, and also because it has the advantages of saving forms, self-suspended forms during the period of construction, and welding the pipelines outside to fix them during the period of service. But for a long time, most researches focus on the performance of columns and beams, while neglect the seismic behavior of column-beam joints especially the exterior joints, so the references are very scarce. The shear mechanism, failure mode, deformation capacity, bearing capacity and the reliability of the anchored angle steels of the wrapped steel concrete cast-in-site frame typical story exterior joints under the middle and high axial compression ratio (n=0.3, 0.5, 0.6) , the working performance, failure mode, and the shear capacity of top story joints under the crack moment, the hysteresis characteristic and the dissipation energy capacity of the test joints are all analysed based on the 1/4 model pseudo-static tests of five specimens of wrapped steel concrete cast-in-site frame exterior joints, which varied in axial compression ratio ,distribution of the beam angle steels and the stirrup ratio. The calculating formulas for shear strength of wrapped steel joints are proposed on the basis of comprehensive analysis of the influencing factors and the experimental data. It is shown that the formulas are in good agreement with the test results.
基于上述分析，本次试验通过五个外包钢混凝土边节点1／4比例模型的伪静力试验，以柱的轴压比、梁角钢布置形式、配箍率等为主要参数，分析外包钢混凝土现浇框架一般层边节点在中高轴压比(n=0.3、0.5、0.6)条件下，节点的抗剪机理、破坏模式、变形能力、承载能力和角钢锚固的可靠性；分析了顶层边节点在张开弯矩作用下的工作性能、破坏模式和抗剪承载力；分析了试验节点的滞回性能和耗能能力。在分析研究的基础上，通过对梁柱节点抗剪承载力影响因素的分析，结合试验数据，提出了外包钢钢筋混凝土梁柱节点抗剪承载力的建议设计公式。该公式与试验结果吻合较好。
The wrapped steel concrete structures have the merits of steel and concrete, and the wrapped angle steels have restrictive action on the core concrete, which make the structures and members have good seismic behavior. This kide of structure has been widely studied and used in the industrial workshops especially in the main buildings of power plants, because it has the simple form, the convenient connection and flexible application, and also because it has the advantages of saving forms, self-suspended forms during the period of construction, and welding the pipelines outside to fix them during the period of service. But for a long time, most researches focus on the performance of columns and beams, while neglect the seismic behavior of column-beam joints especially the exterior joints, so the references are very scarce. The shear mechanism, failure mode, deformation capacity, bearing capacity and the reliability of the anchored angle steels of the wrapped steel concrete cast-in-site frame typical story exterior joints under the middle and high axial compression ratio (n=0.3, 0.5, 0.6) , the working performance, failure mode, and the shear capacity of top story joints under the crack moment, the hysteresis characteristic and the dissipation energy capacity of the test joints are all analysed based on the 1/4 model pseudo-static tests of five specimens of wrapped steel concrete cast-in-site frame exterior joints, which varied in axial compression ratio ,distribution of the beam angle steels and the stirrup ratio. The calculating formulas for shear strength of wrapped steel joints are proposed on the basis of comprehensive analysis of the influencing factors and the experimental data. It is shown that the formulas are in good agreement with the test results.
引文
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[1] 唐九如．钢筋混凝土框架节点抗震．东南大学出版社．1989
[2] 赵鸿铁．钢与混凝土组合结构．科学出版社．2001
[3] 刘大海，杨翠如．建筑抗震构造手册．中国建筑工业出版社．1998
[4] 傅建平，游渊，白绍良．钢筋混凝土抗震框架节点传力机构分析．重庆建筑大学学报．1996， 18(2)
[5] 框架节点专题研究组．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年第6期。
[6] 傅剑平，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)
[7] 赵鸿铁．钢筋混凝土框架节点区斜截面抗裂度计算，建筑结构学报，1986年第6期
[8] 混凝土结构设计规范．GB50010—2002
[9] 高层建筑混凝土结构技术规程．JGJ3—2002
[10] 刘哲，国明超，吴振生，朱聘儒．低周反复荷载下外包钢节点抗剪承载力．哈尔滨建筑工程学院学报．1992，25(2)
[11] 吴涛，白国良，刘伯权，宋俊山，孙洪波．高轴压比外包钢混凝土框架边节点抗震性能试验研究，西安建筑科技大学土木工程学院资料，2001．09
[12] 周起敬，姜维山，潘泰华．钢与混凝土组合结构设计施工手册．中国建筑工业出版社．1994
[13] 白宇飞，刘畅．外包钢框架节点抗剪强度分析．哈尔滨建筑大学学报，1999，32(3)
[14] 刘畅，白宇飞，李海琦．单调荷载作用下外包钢框架节点抗剪机理分析，1998，31(6)
[15] 框架节点专题组．低周反复荷载下钢筋框架梁柱节点核心区的受力性能．建筑技术通讯(建筑结构)，1982年第4期
[16] 白绍良，朱锡钧，周起敬，张祖涛．钢筋混凝土框架节点在低周交变荷载下的受力性能初探．重庆建筑学院学报，1990，12(1)
[17] 白国良，秦福华．型钢钢筋混凝土原理与设计．上海科学技术出版社．2000
[18] 马乐为，刘瑛，周小真，姜维山．钢筋混凝土框架中节点粘钢加固抗震性能试验研究．西安建筑科技大学学报，1996，28(4)
[19] 薛建阳，王满，赵鸿铁．混凝土内含角钢骨架梁抗弯刚度计算．西安建筑科技大学学报，1995，27(3)
[20] 游渊，傅建平，白绍良，汤华．钢筋混凝土抗震框架梁柱节点的延性设计准则．重庆建筑大学学报，1996，18(4)
[21] 游渊，傅建平，白绍良，汤华．对抗震钢筋混凝土框架节点抗剪承载力计算公式的重新识
别．重庆建筑大学学报，1997，19(1)
[22] 建筑抗震设计规范．GB50011-2001
[23] 童岳生，梁兴文．钢筋混凝土构件设计．科学技术文献出版社．1995
[24] 陈绍蕃．钢结构．中国建筑工业出版社．1993
[25] 丰定国，王社良．抗震结构设计．武汉工厂业大学出版社．2001
[26] 姚继涛，马永欣，董振平，雷怡生．建筑物可靠性鉴定和加固—基本原理和方法．
[27] 姚谦峰，陈平．土木工程结构试验．中国建筑工业出版社．2001
[28] 黄良璧，王崇吕，陈平，王社良．关于钢筋混凝土框架梁端塑性铰转移问题的研究．西安冶金建筑学院学报，1990，22(2)
[29] 唐九如，庞同和，花霞萍．预应力框架节点的试验研究．南京工学院学报，1998，18(1)
[30] 王辉家．钢纤维混凝土框架边节点破坏机理及抗剪强度．西安冶金建筑学院学报．1991，23(4)
[31] 赵鸿铁，姜维山，周小真，刘玉擎．劲性配筋混凝土梁柱节点．西安冶金建筑学院学报．1998，20(2)
[32] 赵鸿铁，乔玉，薛建阳．型钢混凝土框架节点非线形有限元分析．西安建筑科技大学学报．1997，29(40)
[33] 唐九如，冯纪寅，庞同和．钢筋混凝土框架梁柱节点核心区抗剪强度试验研究．南京工学院学报．1985年第4期
[34] 蒋永生，卫龙武，徐金法，鲁宗悫．钢纤维高强混凝土框架节点性能的试验研究．东南大学学报，1991，21(2)
[35] 朱锡均，白绍良，岳昌年．钢筋混凝土框架掺钢纤维顶层边节点抗震性能研究．重庆建筑工程学院学报．1990，12(4)
[36] 李宏，李峰．框架边节点试验研究．两安建筑科技大学学报，1997，29(4)
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