SRC實腹式T形節(jié)點抗震性能概述

王 博,劉興海,徐再修,朱文憑,王 瑋

(1.西安建筑科技大學(xué),陜西西安 710055; 2.威海市安興建設(shè)監(jiān)理有限公司,山東威海 264200)

SRC實腹式T形節(jié)點抗震性能概述

王 博1,劉興海2,徐再修1,朱文憑1,王 瑋1

(1.西安建筑科技大學(xué),陜西西安 710055; 2.威海市安興建設(shè)監(jiān)理有限公司,山東威海 264200)

通過 3個配置型鋼的實腹邊柱節(jié)點在周期性反復(fù)荷載作用下的試驗,得出了在不同軸壓比、配鋼率與核心區(qū)面積影響下的節(jié)點的滯回曲線、骨架曲線與抗震性能相關(guān)數(shù)據(jù),從而得出實腹式節(jié)點的抗震性能。

實腹式; SRC; 抗震性能

1 試驗概況

試驗設(shè)計了3個實腹式T形節(jié)點,編號列為:TJ-1、TJ -2、TJ-3。試驗的變化參數(shù)有:軸壓比、肢高肢厚比、梁的配鋼形式,其中 3個試件的軸壓比大小分別為:0.2、0.3、0.4。肢高肢厚比分別為:4、2、3。試件的截面形式參見圖 1。

本試驗在柱頂施加低周反復(fù)荷載,為了使試驗結(jié)果更加接近于理論結(jié)果,采用荷載加載與位移加載相結(jié)合的加載方式,以節(jié)點定義的屈服荷載為分界:未達到屈服荷載前采用荷載控制加載,各級荷載增量步約為 20 kN并進行一周的循環(huán);達到屈服荷載則將加載方式轉(zhuǎn)變?yōu)槲灰萍虞d,增量為屈服荷載所對應(yīng)屈服位移的倍數(shù),即 1Δy、2Δy、3Δy……分級,每級荷載循環(huán) 3次,直至荷載下降到最大荷載的 85%左右認為構(gòu)件破壞。

2 實驗結(jié)果

2.1 試驗的破壞形態(tài)

圖1 試件梁柱截面圖

試驗的破壞形態(tài)大致可分為梁端塑性鉸破壞與核心區(qū)剪切破壞,各試件破壞形態(tài)參見圖 2所示。根據(jù)破壞形態(tài)可知, TJ1與TJ3為梁端塑性餃破壞,TJ2為核心區(qū)剪切破壞。

2.2 試件荷載 -柱端位移滯回曲線與骨架曲線

2.2.1 滯回曲線

根據(jù)圖3可知,SRC異形柱框架T形節(jié)點的滯回曲線具有以下特點。

(1)當(dāng)水平荷載較小時,混凝土處于線彈性階段,力-位移曲線成彈性變化,滯回曲線包圍的面積很小,在荷載往復(fù)作用過程中,剛度退化不明顯,殘余變形也很小,節(jié)點核心區(qū)處于彈性階段。

圖2 各試件破壞形態(tài)

圖3 實測節(jié)點滯回曲線

圖4 節(jié)點的骨架曲線

(2)隨著荷載的增加,梁上和節(jié)點核心區(qū)裂縫逐步增多,滯回曲線開始向位移軸傾斜,滯回環(huán)包圍面積也逐漸增大,隨著荷載的逐步增大,試件的剛度退化越加明顯,節(jié)點核心區(qū)進入彈塑性工作階段。

式（6）中：表示為電感電流狀態(tài)平均量；為電容兩端電壓狀態(tài)平均量；為輸入電壓狀態(tài)平均量；為輸出電壓狀態(tài)平均量；為占空比狀態(tài)平均量。

(3)當(dāng)荷載加載到極限荷載過程中,節(jié)點的殘余變形越來越大,在同一位移量級循環(huán)中,后兩循環(huán)位移的荷載值較第一次低,表明了節(jié)點存在強度退化現(xiàn)象,而且在同一位移量級下,滯回環(huán)包圍面積略有減少,這表明試件耗能能力的退化,該退化性質(zhì)也反映了試件累積損傷的影響。

2.2.2 骨架曲線

根據(jù)圖4可知,SRC異形柱框架T形節(jié)點的骨架曲線具有以下特點。

(1)從圖中可以看出試件的極限荷載大小順序分別為TJ1,TJ3,TJ2。說明節(jié)點的極限荷載大小雖受軸壓比等因素的影響,但對于配鋼量差異不大的節(jié)點來說主要取決于柱肢的截面面積。

(2)試件TJ1與TJ2的軸壓比分別為0.2和0.3,肢高肢厚比分別為 4和 2。由于一定程度上軸向壓力的存在會減小節(jié)點的延性,而相比TJ1和TJ2骨架曲線下降段,TJ2的曲線明顯比TJ1平緩,即延性優(yōu)于TJ1。所以可以得出節(jié)點的延性隨著肢高肢厚比的增大有下降的趨勢。

(3)試件TJ1與TJ3的骨架曲線達到(極限荷載)后下降幅度較大,說明梁端塑性鉸破壞致使節(jié)點核心區(qū)混凝土的限制作用減弱,節(jié)點的剛度退化幅度大于核心區(qū)破壞的 TJ2,變形能力也相對較差,因而TJ1與TJ3的延性相對TJ2較差。

2.3 節(jié)點的耗能性能

本實驗應(yīng)用結(jié)構(gòu)的等效粘性阻尼系數(shù)來研究結(jié)構(gòu)的抗震性能。各試件的等效粘性阻尼系數(shù)參見表 1所示。

由表1數(shù)據(jù)可以看出,在極限荷載時,SRC異形柱框架T形節(jié)點的等效粘滯阻尼系數(shù)在 0.15左右,破壞荷載時,等效粘滯阻尼系數(shù)均大于 0.2;而矩形截面鋼筋混凝土梁柱節(jié)點在極限荷載時的等效粘滯阻尼系數(shù)在 0.1左右,型鋼混凝土異形柱框架節(jié)點的耗能能力較普通鋼筋混凝土框架節(jié)點有較大幅度的提高。

2.4 節(jié)點的延性系數(shù)

延性系數(shù)是反映構(gòu)件非彈性變形能力的重要參數(shù),它是反映構(gòu)件塑性變形能力的重要指標(biāo),也是衡量抗震性能好壞的指標(biāo)之一。延性系數(shù)包括位移延性系數(shù)、曲率延性系數(shù)以及轉(zhuǎn)角延性系數(shù)。本實驗采用位移延性系數(shù),參見表 2所示。

從表 2中可以看出,此次試驗試件的位移延性系數(shù)均大于 2.0,優(yōu)于普通鋼筋混凝土異形柱框架節(jié)點的延性,比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具備更高的抗震性能。但由于節(jié)點的柱肢相對較薄,所以其位移延性系數(shù)略遜于相同條件下矩形截面型鋼混凝土梁柱節(jié)點。

3 結(jié) 論

對以上試驗結(jié)果進行綜合分析,可以得出以下結(jié)論:

(1)實腹式SRC框架T形節(jié)點無論在核心區(qū)初裂荷載、屈服荷載、極限荷載、破壞荷載都比相同條件的普通鋼筋混凝土 T形節(jié)點大,這說明在異性柱中加入型鋼,能大大提高節(jié)點的強度。

(2)各試件的柱端荷載 -位移滯回曲線飽滿,無明顯捏攏現(xiàn)象出現(xiàn),說明實腹式SRC框架T形節(jié)點有良好的耗能能力,抗震性能良好。

(3)通過各試件的等效粘滯阻尼系數(shù)與延性系數(shù)的對比可以看出,SRC框架T形節(jié)點的延性及耗能能力優(yōu)于同條件的鋼筋混凝土 T形節(jié)點,說明型鋼的加入增大了節(jié)點的延性和耗能能力。

(4)從節(jié)點的骨架曲線可以看出,在軸壓比差異不大的情況下,節(jié)點的延性隨著肢高肢厚比的增大有下降的趨勢。

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2010-03-25