钢筋混凝土板柱节点抗震性能的试验-研究

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1、1绪论由于竖向荷载的作用，节点承受水平荷载的能力有所下降。Regan等于80年代中期对钢筋混凝土板的冲切进行了一系列的研究，讨论了板中抗弯钢筋的布置，板厚，混凝土强度，配筋率，边界条件，加载区尺寸等参数的影响。Walker等于1987年进行了十一个四角柱支撑板的试验，认为柱尺寸是控制板柱节点刚度的主要因素。从而提出影响板柱节点弯矩分配的主要因素是板与柱刚度之比和板中的配筋情况。Alexander和Simmonds提出由混凝土压杆和钢筋拉杆组成的三向空间桁架模型，来模拟在剪力弯矩共同作用下板和柱中的力流，得出节点的剪力⋯弯矩相关曲线图。该模型不仅可以确定节点的极限承载力还可以解释节点的破坏机理

2、。Ragan于1990年进行了四个板柱边节点的试验，分析了设置边梁，封闭箍筋，弯矩与剪力之比值对板柱边节点强度的影响，对在柱上板带集中布置钢筋的效果提出了怀疑。1992年Y．H．Luo(罗元辉)和A．J．Durrani在对收集到的80多个内外节点的试验结果进行研究后提出了分别针对内外节点的等代粱模型，这一模型很好的解决了等效板宽和有效刚度的问题，且易于计算机程序的实现，相比其它的板柱计算模型具有明显的优点。这一模型对ACl318-89规范提出的等代框架模型提出了质疑。并通过各种试验拟合分析，证明了等代梁模型是最能符合实际的。这一方法亦成为美国新规范ACl318R-02最终采用计算方法的模型基

3、础。1993年H．Marzouk等对高强混凝土对板柱体系的影响进行了研究，结果表明采用高强混凝土与采用普通混凝土的板柱节点受力性能有一定的差别，不能按普通混凝土的计算来处理高强混凝土板柱节点。1996年Nlgabry和Ghali对美国ACI318—89规范和加拿大CNN3．A2313．M84规范中竖向荷载和不平衡弯矩共同作用下板柱节点的计算公式进行了分析，认为上述规范中的有关公式是在中柱节点试验研究的基础上提出来的，推广到边柱节点和角柱节点是不正确的。作者修正了原公式使其可适用于边柱和角柱节点。1．2．2国内研究概况国内对钢筋混凝土板柱体系的研究起步较晚。八十年代以前很少。直到八十年代中期，

4、楼板及冲切强度专题组才较系统的进行了这一课题的研究，分析了影响板和基础冲切强度的因素，提出了这类构件冲切强度的计算方法：湖南大学李定国，舒兆发等进行了局部荷载作用下无抗冲切钢筋的钢筋混凝土简支方板的研究，研究结果表明混凝土抗拉强度与抗弯钢筋是影响冲切强度的主要因素，通过配置和不配置抗冲切钢筋的混凝土板柱节点对比试验，表明配置抗冲切钢筋的板既能提高抗冲切强度，又能改善板柱连接的延性。通过对国内外80个冲切破坏试件重庆大学硕士学位论文的统计分析提出了冲切破坏强度公式。陈才堡分析了传递不平衡弯矩板柱节点的破坏形态，根据有关试验资料得出弯剪相关曲线；福州大学通过钢筋混凝土板柱节点的冲切试验，并分析了

5、国内外209个钢筋混凝土方型板和基础板的试验资料，认为冲切破坏是剪力与弯矩联合作用的一种破坏形式，提出了一种考虑弯曲破坏的冲切破坏模式。同济大学周克荣、蒋大骅对钢筋混凝土板在局部荷载作用下的冲切破坏问题进行了研究。对具有不同冲跨比的轴对称试件进行了非线形有限元全过程分析，获得了对冲切破坏过程和工作机理的较清晰认识，并用塑性极限方法推导了冲切承载力计算公式，所得到的承载力公式可计算桩基承台板或轴对称板。1997年同济大学周军进行了板柱节点在竖向剪力和不平衡弯矩共同作用下的试验，分析了板柱节点的受力机理和破坏特征，总结了影响板柱节点承载力的因素，认为板柱节点处板的破坏形态有弯曲破坏和剪切破坏两种

6、形式，用塑性铰法推导出节点局部正截面的强度计算方法，用拟梁法分析节点局部斜截面受剪情况。1999年同济大学李俊兰采用有限元分析程序对地震作用下的板柱结构等代框架模型进行了研究，并计算出相应的有效板宽系数。但是分析结果是基于弹性假定，并且没有经过试验分析的验证。2001年东南大学土木学院的张宇峰对有边梁影响的板柱结构等代框架宽度取值进行了有限元分析。得出了考虑边梁影响的有效板宽系数。他的分析方法，同样是基于弹性假定的结果，其结果是偏保守的。1．3本文的研究目的及研究内容在水平风荷载或地震作用下，板柱结构体系的节点连接区将传递较大的不平衡弯矩。几十年来国内外对钢筋混凝土板柱节点进行了为数不少的试

7、验研究，试验研究结果表明，在不平衡弯矩作用下，将导致连接区破坏。鉴于板柱连接区受力具有典型的三维受力特点，问题较为复杂。目前对连接区的传力机理以及不同的破坏形态尚未获得统一认识，计算方法亦不十分完善。中国在这一领域的研究由于起步较晚，研究资料十分有限。因此对承受不平衡弯矩的板柱连接区有必要进行更深入的研究。本文在分析了国内外己完成的试验研究资料的基础上，通过3个板柱中节点的试验，并利用屈服线理论对板柱中节点在