钢筋混凝土梁柱强度界面对框架力学性能影响研究

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1、学校代码10459学号201522212655密级公开专业硕士学位论文钢筋混凝土梁柱强度界面对框架力学性能影响研究作者姓名：王一中导师姓名：宋建学教授刘应扬讲师专业名称：建筑与土木工程培养院系：土木工程学院完成时间：2018年5月AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterThemechanicaleffectsofstrengthjointsbetweencolumnandbeamonthebehaviorsofreinforcedconcreteframeByYi

2、zhongWangSupervisor:Prof.JianxueSongLec.YingyangLiuArchitectureandCivilEngineeringCivilEngineeringSchoolMay2018摘要摘要在实际工程中，当钢筋混凝土框架（本文简称框架）梁与柱混凝土强度等级相差较大时，通常先浇筑柱的混凝土，随后再浇筑梁混凝土。现阶段大量工程实际做法是，任由柱相应的高强度等级混凝土在节点处流入梁内，并主观认为是偏于安全的。但该类施工做法在一定程度上改变了结构设计，并在梁内形成了强度界面（本文强度界面特指钢筋混凝土框架

3、梁柱节点附近，先浇筑柱高强度等级混凝土并越界流入梁中，和后期浇筑的梁低强度等级混凝土之间形成的界面。）它对结构性能的影响存在不确定性。本文采用理论分析与数值模拟相结合的研究方法，建立了一个6层框架计算模型，根据实际施工中常规做法，设计了无强度界面框架（模型-000，梁柱混凝土同时浇筑）、有强度界面框架（分别为模型-200、模型-500、模型-800，柱高强度混凝土流入梁内距离分别为200mm、500mm、800mm）的4种模型，首先采用pushover静力分析手段，研究强度界面位置对塑性铰出现位置的影响；然后建立强度界面数值分析模型并与

4、文献中的试验对比，验证动力分析模型的适用性；最后基于验证后数值分析模型，采用时程分析法研究不同模型动力响应的差异，以期为工程设计提供参考。主要研究结论如下：（1）强度界面的位置直接影响结构中塑性铰出现的位置。无强度界面框架相对于有强度界面框架，其塑性铰出现位置距离柱侧面更远，结构抗震性能更优越。（2）以模型-500框架为基准，对比有、无强度界面框架的力学性能，包括承载力（屈服荷载、峰值荷载、极限荷载）、刚度、延性等，得到无强度界面框架各指标均优于有强度界面框架：屈服荷载高约31.54%、峰值荷载高约16.06%、刚度高约5.53%、延性

5、系数高约3.5%，表明强度界面的留设对结构抗震不利。（3）对有强度界面的3种框架进行力学指标对比，得到随着柱高强度混凝土流入梁内越长，则框架抗震性能略有提高。因此，在施工梁柱非等强框架时，宜对非等强梁柱节点进行整浇，即柱与梁同时浇筑。当施工条件不满足梁、柱混凝土同时浇筑时，柱高强度等级混凝土流入梁内距离不宜小于1倍梁高，距离宜在2~3倍梁高范围内。I摘要（4）通过对强度界面处传力机理研究，提出一种强度界面数值计算模型，把强度界面考虑为具有一定厚度的薄弱层（10mm），并对界面及非界面位置赋予不同的材料本构。采用本文提出的强度界面数值计算

6、模型计算结果与已有试验结果吻合较好，验证了模型的适用性。（5）分别建立无强度界面框架与有强度界面框架（以模型-500为例）动力分析模型并进行模态分析，得到无强度界面框架第一阶自振频率为0.95768Hz，有强度界面框架第一阶自振频率为0.94857Hz，无强度界面框架自振频率大于有强度界面框架，表明无强度界面框架侧向刚度高于有强度界面框架。（6）通过对无强度界面框架与有强度界面框架进行动力响应分析，对比顶点位移、层间位移角、顶点加速度以及基底剪力，发现结构的动力响应对输入地震波的频谱特性比较敏感，无强度界面框架的顶点位移小于有强度界面框

7、架；层间位移角方面，无强度界面框架小于有强度界面框架；顶点加速度方面，无强度界面框架略大于有强度界面框架，无强度界面框架刚度大于有强度界面框架；基底剪力方面，无强度界面框架高于有强度界面框架。动力分析结果表明，无强度界面框架抗震能力整体上优于有强度界面框架；有强度界面框架随着高强度混凝土流入梁内距离越长，框架抗震性能略有提高。关键词：土木建筑结构强度界面数值模拟非等强框架IIAbstractAbstractInreality,ifthestrengthgradedifferencesofreinforcedconcretebetween

8、framebeamsandcolumnsareprettylarge,usuallythecolumnconcretewillbepouredbeforethebeamconcretewillbe.Atpr