矩形钢管混凝土框架节点抗震性能试验分析

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1、内蒙古科技大学硕士学位论文前苏联在五、六十年代对钢管混凝土结构进行了大量的研究，并在一些实际工程中进行了应用。在欧洲，如英国、德国和法国等国家，主要研究方钢管混凝土、圆钢管混凝土和矩形钢管混凝土结构，核心混凝土为素混凝土，或在核心混凝土中配置钢筋或型钢。在美国和加拿大，以研究方钢管混凝土和圆钢管混凝土为主，核[4]心混凝土为素混凝土。1923年在日本关西大地震后，人们发现钢管混凝土结构在该次地震中的破坏并不明显，故在以后的建筑中大量应用了钢管混凝土。1995年阪神地震中，钢管混凝土更显示了其优越的抗震性能，钢管混凝土的研究进一步成为热门课题之一。该次地震发生后，对部分受损

2、的钢筋混凝土桥墩采用外套钢管的形式进行了修复加固，取得了较好的效果。有关钢管混凝土结构的设计规程目前已有不少。日本目前在钢管混凝土房屋建筑方面的设计规程有AIJ(1997)；美国的设计规程有ACI(1999)和AISC-LRFD(1999)；英国的设计规程有BS5400(1979)；欧洲的设计规程有EC4(1994)等。钢管混凝土结构技术在我国开发利用己有近50年的历史。1959年原中国科学院[4]土木建筑研究所最先开展了钢管混凝土基本性能的试验研究。1966年成功地将钢管混凝土柱用于北京地铁车站工程。70年代钢管混凝土结构技术又在冶金、造船、电力等行业的单层厂房和重型构

3、架中得到成功的应用。80年代，根据国家建设部科技发展计划，中国建筑科学研究院、哈尔滨建筑工程学院等单位为建立一套能满足设计需要的钢管混凝土结构计算理论和设计方法，开展了较系统的试验研究。国家建设部于1990年正式颁布了国家推荐性标准《钢管混凝土结构设计与施上规程》[13][4](CECS28:90)，1999年又颁布了《高强混凝土结构技术规程》(CECS104:99)，将钢管混凝土的混凝土等级从C60扩展到C80，为钢管高强混凝土结构的推广应用提供了技术后盾。建设部于1995年将“钢管混凝土结构技术”列入科技成果重点推广项目。工程实践表明，现代钢管混凝土结构既是一种使用高

4、强、高性能材料的结构，也是一种具有高效施工技术的结构，它必将为新世纪的国家建设和土木工程的技术进步发挥积极作用。钢管混凝土梁柱节点的类型与性能钢管混凝土柱－钢筋混凝土梁节点(1)加强环肋板式节点加强环肋板式节点由上下加强环和垂直肋板组成，垂直肋板和钢管及下环板焊接，钢筋混凝土预制梁端留一竖向糟，槽口顺肋板将梁放在下环上，用角焊缝将梁端预埋件与肋板及下环板相焊接，然后盖上上加强环，再将上环板与梁端预埋件焊接，如图1.1所示，这种刚性节点通过上下加强环传递梁端弯矩，垂直肋板传递剪力。其优点是传力路径明确，构造简单，施工方便快捷，塑性性能好，承载力较高；缺点是节点用钢量较大。这

5、种节点适用于多层工业与民用建筑。-4-内蒙古科技大学硕士学位论文图1.1加强环肋板式节点(2)加强环承重销式节点加强环承重销式节点是在梁顶用加强环分别和钢管及梁顶预埋件钢板焊接，预制梁端部做成下短、上长的变形截面形状搁在承重销上，如图1.2所示。加强环的作用是传递梁端弯矩所产生的拉力，承重销的作用是传递梁端传来的剪力，承重销多采用工字梁，它的腹板穿过钢管柱，上下翼缘则焊在钢管壁上。这种节点的优点是受力明确，刚度大，承载力高；缺点是构造较复杂，用钢量大，这种节点适用于重型工业厂房中。图1.2加强环承重销式节点(3)环梁节点这种节点是围绕钢管柱设置现浇钢筋混凝土环梁，与钢管柱

6、紧密箍抱，楼盖的纵筋锚固于环梁内，借环梁传递梁端弯矩；在钢管外侧位于环梁中部或靠近底部贴焊一或两根环形钢筋作为抗剪环传递梁端剪力，如图1.3所示。这种节点的传力方式是:梁的剪力传至环梁后，通过环梁和钢管间的粘结力、摩擦力和抗剪环传给钢管柱；梁的弯矩则由环梁承担并自行平衡或传至钢管柱。其中剪力传递直接且均匀，但弯矩传递则比较复杂，要由环梁去消化，因而环梁的受力复杂。试验表明，只要环梁有足够的强度就能达到刚性节点的要求，并传递各种内力。这种节点构造简单，除在钢管外侧贴焊钢筋环外，其他一切均属钢筋混凝土楼盖工程。-5-内蒙古科技大学硕士学位论文图1.3环梁节点(4)变梁宽式或双

7、梁节点这两种节点型式都是将钢筋混凝土梁纵向钢筋连续绕过钢管的构造型式。变梁宽式是将梁在靠近钢管柱处局部加宽，梁的钢筋从钢管柱侧绕过，梁端绕筋的斜度应不大于1/6，如图1.4(a)所示。双梁式是把原来正对钢管柱的梁分成两根分别位于柱两侧，形成闭合的井式梁。井心部分，用混凝土填实，与钢管柱紧密箍抱，如图1.4(b)所示。这两种节点均只需在钢管柱上焊上牛腿，制作简单，避免了梁与柱直接连接，楼盖施工与普通钢筋混凝土楼盖无异，这是它最大的优点。但其却有一定的适用条件：变梁宽式适用于钢管混凝土柱的直径较小而钢筋又不多的情况；双梁式则需要建