钢筋混凝土扁梁边节点钢筋粘结锚固性能试验研究

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第37卷第3期四川建筑科学研究2011年6月SichuanBuildingScience57钢筋混凝土扁梁边节点钢筋粘结锚固性能试验研究郭靳时，尹新生(吉林建筑工程学院土木工程学院，吉林长春130021)摘要：通过对钢筋混凝土扁梁边节点加载试验，对比分析了扁梁宽度与柱宽三种不同比值的扁梁边节点破坏机制、钢筋粘结锚固性能，突破了《建筑抗震设计规范》对扁梁截面宽度限值的要求，验证了现有的钢筋混凝土扁梁边节点设计方法的正确性，为钢筋混凝土扁梁边节点钢筋粘结锚固性能及工程应用提供了参考依据。关键词：钢筋混凝土扁梁；EL节点；破坏机制；钢筋粘结锚固性能中图分类号：TU375文献标识码：A文章编号：1008—1933(2011)03—057—03StudyonbarbondandanchorageperformancetestofedgejointsforreinforcedconcretefloorfiatbeamsGUOJinshi．YINXinsheng(InstituteofJilinArchitectureandCivilEngineering，Changchun130021，China)Abstract：Performanceonfailuremechanism，bearingcapacity，ruptureformsandbarbondandanchorageperformanceofedgejointsforwhichtherearcthreediferentwidthheightratiosiscontrastedandanalyzedinthispaperthroughloadingtestwithreinforcedconcreteflatbeams．Requirementsforsectionwidthlimitoffiatbeamsincodeforseismicdesignofbuildingsaremadeabreakthrough，validityoftheexistingdesignmethodsforedgejointsisdemonstratedforreinforcedconcretefiatbeams．Agistisprovidedfordesignmethodsandengineeringapplicationofedgejointsforreinforcedconcreteflatbeams．Keywords：reinforcedconcretefiatbeams；edgejoints；failuremechanism；barbondandanchorage0引言提供了参考依据。1试件的设计与制作钢筋混凝土扁粱通常是指梁宽大于梁高且梁宽一般超过柱子的截面宽度，梁高通常为其相应跨度本次试验共设计成矩形截面有边梁扁梁边节点的1／16～1／25。因此，采用钢筋混凝土扁梁结构体悬臂试件3根，扁梁截面宽度分别为相应柱截面宽系可有效地降低结构层高和总高，或在总高不变的度的2倍、2．5倍、3倍，纵筋为HRB335级钢筋，箍情况下增加结构楼层数，从而加大使用面积；减少由筋为HPB235级，所有试件纵向钢筋沿截面上下通于风荷载和地震作用产生的结构内力，节省房屋经长对称布置。由于梁截面宽度大于柱截面宽度，在常性的耗能量。同时，由于扁梁很宽，一方面受力钢垂直于扁梁方向设置截面宽度不超过柱截面宽度的筋集中在同一排布置，可增加梁截面的有效高度，以边梁，使扁梁端的截面内未穿过柱子的纵向受力钢便充分发挥已压得很扁的梁的承载力；另一方面扁筋可靠地锚固在边梁内。梁顶层节点做成梁内搭接梁作为板的支承梁，减小了板的跨度，从而可以降低节点。为了使节点具有足够的延性，设计时遵守板厚，且使板中的配筋量显著降低。因此，在实际工“强柱弱梁”原则，柱正截面承载力与梁正截面承载程中钢筋混凝土扁梁得到了广泛的应用。本试验突力之比为1．9：1；遵守“强剪弱弯”原则，梁、柱的受破了《建筑抗震设计规范》对扃梁宽度限值的要求，剪承载力均大于各自的受弯承载力，试件的截面尺对钢筋混凝土扁梁边节点的破坏机制、钢筋粘结锚寸及配筋如图1所示，试件的主要参数见表l。固性能进行试验研究，为结构设计及实际工程应用表1试件的主要参数Table1Themainparametersofspecimen收稿日期：2009-08一D4作者简介：郭靳时(1964一)，女，吉林长春人，教授，工学硕士，一级注册结构工程师，主要从事混凝土结构、结构抗震方法与设计理论及其工程应用等领域的研究与教学工作。基金项目：建设部研究开发项目(o5一K1—38)E—mall：guojinshi_2006@163．com 58四川建筑科学研究第37卷变片；在试件上安装4个位移计，采用7V13数据采集仪采集数据。试验时采用分级加载方式，每级所加荷载约为破坏荷载的1／10，在裂缝即将出现和构件即将破坏时，每级荷载改为半级加载，以便较准确地测出相应的数值。每级荷载加载完毕后，静停1Omin，待试件变形基本稳定后，记录试件在该级荷载下的变形、钢筋应变、混凝土应变、观察裂缝的走向及开展情况。3试验结果分析3．1裂缝发展规律及破坏特征试验研究表明，有边梁扁梁边节点的破坏形态与普通钢筋混凝土梁边节点的破坏形态相似，随着荷载不断增加，在截面受拉区梁柱交接处首先出现裂缝，然后裂缝不断向梁侧面端部扩展，扁梁中穿过柱截面的纵向钢筋首先达到屈服，继续增加荷载，扁梁端的截面内未穿过柱子的纵向受力钢筋也相继达到屈服，最后截面受压区混凝土达到极限压应变，构件达到极限承载力，此时加载点处扁梁下垂，试件裂缝呈现典型的梁的正截面弯曲破坏。3．2节点内纵向钢筋粘结锚固性能本试验扁梁设计成一般框架梁顶层边节点梁内搭接方式。试验研究表明，加载初期，钢筋水平锚固图1试件截面尺寸及配筋段的粘结起主要持力作用，控制了钢筋的滑移和变Fig．1Dimensionandrebarofspecimen形，在梁筋屈服前，节点内梁筋的应变基本上呈线性分布，柱边处的应变最大，在水平段的锚固段末端应2试验装置及加载过程变很小，说明此时弯后段基本不受拉力；随着荷载不试验装置如图2所示。钢筋混凝土有边梁扁梁断增加，梁筋屈服后逐渐由柱边向柱内渗入，当滑移边节点试件共3个，试验装置采用拉杆反力装置加量很大时弯后段才逐渐起锚固作用，水平段的粘结载，反力加载装置由拉杆、千斤顶、钢梁、压力传感器应力逐渐减小，但并未发生钢筋拔出的锚固破坏。组成，用压力传感器控制加载的数值，压力传感器在说明扁梁宽度突破《规范》限值要求，按一般框架梁试验前已标定。试验时在梁上面梁柱交接处粘贴钢节点锚固设计，同时，扁梁端的截面内未穿过柱子的筋应变片，在扁梁节点的上面和下面粘贴混凝土应纵向受力钢筋可靠地锚固在边梁内，满足节点内纵向钢筋粘结锚固性能要求。3．3钢筋变形特征彦．_——传千感斤顶器位移从扁梁钢筋的荷载一应变曲线(图3)可见，在构件开裂前，柱边钢筋应变很小，呈线性规律变化，(士)构件开裂后，钢筋的应变明显增加，扁梁端的截面内J1T穿过柱子的纵向受力钢筋应变增长速度比未穿过柱子的纵向受力钢筋应变增长速度快，并随荷载的增锚汗⋯，加继续增大，其中截面内穿过柱子的纵向受力钢筋Il’llx／／／／／／／／／／／／／)6／／／／／／~'／／／／／先达到屈服，继续加载，柱外钢筋应变增长速度加快，最后截面内未穿过柱子的纵向受力钢筋相继也达图2试验加载装置Fig．2Loadingsetupoftest到屈服，然后受压区混凝土被压碎，构件宣告破坏。 郭靳时，等：钢筋混凝土扁梁边节点钢筋粘结锚固性能试验研究59010002000300002000400060008000钢筋应变／钢筋应变／钢筋应变／BL1BL2BL3图3钢筋应力一应变曲线Fig．3Stress-straincllrv~ofrebar前锚固长度要求，而建筑设计又允许框架梁伸出柱4结论外侧面时，框架梁可伸出柱外侧面做成探头梁，以解1)钢筋混凝土有边梁扁梁截面宽度取为相应决梁纵筋弯折锚固问题。柱截面宽度宽的3倍，突破了《建筑抗震设计规范》参考文献：扁梁截面宽度为相应柱截面宽度2倍限值的要求，满足《规范》的设计计算要求。将钢筋混凝土扁梁[1]GB50010—2002混凝土结构设计规范[s]．北京：中国建筑工设计成有足够刚度边梁的节点，由于边梁的存在提业出版社，2002．[2]GB50011—2001建筑抗震设计规范[s]．北京：中国建筑工业高了扁梁在节点处的刚度，使梁柱在节点处形成刚出版社，2001．性节点，其受力性能、破坏机制趋于合理。因此，建[3]傅温．高效预应力混凝土工程技术[M]．北京：中国民航出议扁梁截面宽度取值可放宽为相应柱截面宽度的3版社，1996：64-82．倍，为实际工程结构设计提供了参考依据。[4]王文栋．混凝土结构构造手册[M]．北京：中国建筑工业出版2)扁梁端的截面内未穿过柱子的纵向受力钢社，2003：220-227．[5]刘大海，杨翠如．建筑抗震构造手册[M]．北京：中国建筑工业筋可靠地锚固在边梁内，满足节点内纵向钢筋粘结出版社，2006：811—814．锚固性能要求。若节点配筋密集、不便施工，而建筑[6]郭靳时．钢筋混凝土顶层扁梁边节点受力性能试验研究[J]．设计又允许框架顶层柱伸出梁顶面时也可做成梁柱工业建筑，2007，37(7)：33-35．纵筋锚固节点；若柱截面高度不能满足梁纵筋弯折本刊启事鉴于投往本刊的稿件出现一稿多投等不负责任的现象，为从源头上控制、严把期刊质量关，本刊编辑部从2009年5月1日起，对所有同意接收的来稿均先收取100元的稿件处理及初审费。稿件处理及初审费请从邮局直接寄到本刊编辑部收，汇款单附言上请注明文章第一作者姓名。邮寄地址：四川省成都市(金牛区)一环路北三段55号《四川建筑科学研究》编辑部邮编：610081《四川建筑科学研究》编辑部