鋼纖維高強混凝土框架邊節點抗震性能

崔貴玲

摘 要：本文以4個鋼纖維作為試件，針對它本身的配箍率以及體積率對次節點抗震性能的影響進行了探討，結果顯示，隨著這兩項系數的增加，提高對節點核心區域混凝土的約束力，能夠有效提高其抗剪性能，降低抗剪能力的退化速率，增加了框架節點的耗能。

關鍵詞：抗震性能;框架節點;鋼纖維

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.22.080

0 引言

再配筋比較密集的節點區域加入鋼纖維不僅能夠有效提高混凝土框架節點的力學性能，并且還可以很好的改善節點區域中鋼筋的擁擠問題，減少了施工難度。所以，在高強混凝土框架節點當中加上鋼纖維已逐步成為增強、增韌的有效方法。但目前國內外對鋼纖維改善混凝土框架節點的抗震性能方面的科研還非常有限，所以，本文就此展開探討，希望對提高混凝土框架邊節點的抗震性能有積極作用。

1 試驗概況

針對試件模型選擇梁反彎點和承重框架間的平面組合。介于試驗操作的空間不大，因此以實際試件的一半大小作為模型，盡管縮尺試件不能與真正構件的構造效果完全一致，并且其試驗結果也沒很大聯系，但是規律以及計算理論可被通用。根據《混凝土結構設計規范》開始設計試件配筋與尺寸如圖1所示，其他試件可按照要求進行調整。

按照試驗要求，此次試驗主要針對鋼纖維核心區配箍率以及體積率這兩方面所帶來的影響加以研究，其中涉及到的參數見表1。此次試件模型選擇鋼纖維系鋼錠銑削型纖維，其抗拉強度大于等于700MPa，等效直徑0.94mm，比徑比為35-40。選擇42.5水泥，配料當中的石子粒徑不得超過20mm，其細度控制在2.91，骨料級配為優。除此之外，選擇C60強度的混凝土，減水劑和最終的減水率也符合規定標準[1]。在制作試件期間預留適當數量的鋼纖維混凝土材性試塊，以便在試驗期間檢測試件的彈性模量等參數。每一個試件都選擇臥式澆筑，等到拆模之后再將其放置在自然環境中直到規定齡期。

注：h代表梁截面高度，大小為250mm，每一個構件端鋼纖維摻和范圍都是50mm。

此次試驗選擇低周反復加載法，柱端利用固定在承力架上的2000kN油壓千斤頂來對軸向施壓。在試驗期間先使用油壓千斤頂在柱頂對試件施加軸向里直到滿足設定的軸壓比值，且確保試驗期間不發生改變，然后再選擇梁端的電液伺服作動器對其進行低壓反復加載。針對前兩次要以控制作用力完成，第一次將試件加載到其屈服值的3/4，用此狀態下的試件模擬正常的受力。因為主要針對試件的塑性變形情況進行研究，在后面一次加載期間，應選擇控制位移的方法，根據梁端屈服是產生位移的倍數來逐級加載，并且每一級位移都試驗兩次，直到第n級位移試件的極大荷載要比最大荷載的85%還要低，試件報廢。

2 試驗結果分析

2.1 承載力退化

所謂承載力退化就是在結構構件反復加載期間，隨著循環次數的增加其峰值荷載隨之降低的情況。通常以承載力降低系數來代表試驗結構構件的承載力退化。如表2所示為不同鋼纖維體積率的節點試件承載力降低系數。

由此可見，增加鋼纖維的體積率，有效提高了對混凝土的約束效果，增強了框架節點的抗剪水平，有效減緩了框架節點承載力的退化速率，但0.5%的鋼纖維還不能代替配箍率0.6的箍筋。

2.2 剛度退化

一般用環線剛度來代表試件的剛度退化。在位移一定的情況下，伴隨著加載循環次數的增加，其節點剛度會隨之降低，降低率越小，環線的剛度就會越大，滯回曲線就顯示的越平穩，節點耗能越高[2]。

2.3 耗能能力

一般用荷載—變形滯回曲線所包圍的面積來表示試件反復作用時耗能大小。在逐漸加載期間滯回曲線下面包圍的面積代表著試件所吸收能量的多少，也被叫做應變能;而在卸載期間，荷載—位移曲線和加載曲線包圍的面積代表試件的耗能，所以，荷載—變形滯回曲線包圍的面積用作評定構件耗能的關鍵性指標。

3 結語

通過對4個鋼筋鋼纖維混凝土框架邊節點的低周反復加載試驗，得知：增加梁端鋼纖維的摻入范圍，能夠提高梁端的受力，但同時也降低了核心區域的抗剪性能，提高了剪切變形和退化塑料，降低了框架節點的耗能。

參考文獻：

[1]張軍偉，周冉.鋼纖維混凝土節點核心區抗裂性能試驗研究[J].河南建材，2015（32）：156-158.

[2]張軍偉，田向陽.鋼纖維高強混凝土框架邊節點核心區抗裂荷載的計算方法[J].混凝土，2015（25）：124-127.