钢筋混凝土框架节点抗震性能研究进展

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1、http://www.paper.edu.cn1钢筋混凝土框架节点抗震性能研究进展于洁，陈玲俐上海大学土木工程系，上海（200072）摘要：历次震害表明：在框架结构中，破坏多集中在节点和底层柱等部位。但是，在目前国内外设计规范中，没有对节点抗震性能进行明确的量化规定。本文通过国内外框架节点的震害实例及节点实验研究成果，总结了影响节点抗震性能的主要因素；对比分析了现有节点设计计算理论、设计方法及节点变形计算方法；给出了钢筋混凝土框架节点计算理论的最新进展。最后，提出了现阶段节点抗震研究需要解决的几个关键问题。关键词：节点；塑性铰；抗震；钢筋混凝土框架中图分类号：TU352文献标识码：A1

2、.概述目前，在国内外多层建筑中混凝土框架结构因其抗震性能相对优越、建筑空间灵活、性价比较高而得到广泛应用。但是，在近几十年来国内外地震中，框架结构破坏现象仍屡有发生，见表1。表1.近几十年来国内外地震中框架结构典型震害时间/地点结构的主要破坏形式OliveView医院主楼底层破坏严重，3.5m高的柱子倾斜达50cm，节点核心区混凝1971年/美国洛杉机[1]土保护层剥落钢筋混凝土框架结构震害率低于其他结构类型。现浇框架的震害多集中在柱子和1976年/唐山[2]节点区，装配式框架的震害多发生在梁柱节点核心处和预制构件的连接处首都布加勒特斯市31幢框架结构倒塌。破坏结构中梁柱节点核心混凝土

3、剥落，柱1977年/罗马尼亚筋外鼓；柱端混凝土破碎，柱筋压曲；在无梁楼盖的柱帽与柱子连接处混凝土破[3]坏脱落，柱筋压曲呈灯笼状；角柱节点混凝土保护层剥落[4][5]1995年/日本Kobe破坏主要集中在短柱及梁柱节点处节点和底层柱的破坏造成部分居民住宅倒塌。主要破坏现象有：梁柱节点核心混2005年/台湾凝土剥落，柱筋外鼓，柱端混凝土破碎，柱筋压曲，预制构件连接处破坏严重。2005年/巴基斯坦结构破坏集中在节点区和预制构件连接处2008年/四川汶川县部分框架结构的节点箍筋被拉直，柱子从每节箍筋处断成几截从历次地震中的结构破坏情况来看，节点是结构破坏的核心部位，它关系到整个结构的安全性和

4、稳定性。在结构抗震设计中节点抗震是我们需要格外关注的环节。正如法国抗震设计规范(REGLES,PS,1969)所指出的：“节点在地震中，为框架最易受伤的部分；对结构抗震来说，节点的研究比一般结构具有更重要的意义”。2.框架节点的实验研究早在20世纪60年代，美国、日本、新西兰等国对梁柱节点的抗震性能进行了大量实验研究，探索增加节点延性和抗震性能的有效构造措施。实验发现：提高节点水平箍筋配箍率能有效提高节点抗震性能。1本课题得到上海市科委重大基础研究项目的资助（项目编号：04JC14035）。-1-http://www.paper.edu.cn1971年，新西兰Megget和Park等进

5、行了边柱节点低周往复加载实验。探讨柱纵筋和水平箍筋对节点抗剪强度的影响。实验结果表明：按照能抵抗节点全部剪力配置水平箍筋的试件，在试件破坏时箍筋拉应变只达到屈服应变的1/2左右，核心区的裂缝很少；在此基础上减少[8]50％的水平箍筋的试件也显示了同样良好的性能；两组试件滞回曲线相似。该实验说明按照节点全部剪力配置水平箍筋会造成浪费，节点区存在合理配箍区间。[9][10]1983年，日本wakabayshi等做的边柱节点的实验及同年Hayashi等做的中柱节点实验研究表明节点箍筋的连接性能不仅与锚固长度有关而且与柱轴力有关。2002年，土耳其P.G.Bakir,H.M.Bodurog˘l

6、u通过边柱节点的多组单调加载实验得出：①在没有配置箍筋的试件中，纵筋锚固长度小于10d的试件发生锚固破坏；②在一定单调荷载下，配箍率小于0.55%的试件，节点核心区箍筋全部屈服；③增加梁的纵筋可以提高节点抗剪强度；④如果垂直钢筋的锚固长度大于26d并且量的纵筋弯曲长度大于8d，讲进一步提高[11]节点抗剪强度。2004年，美国Sadjadi和ianoush进行了7组边柱节点实验，得出：节点配箍量是影响节点[12]的抗弯和抗剪承载力的重要因素。2005年，美国Ghobarah和El-Amoury进行了12组足尺的边柱节点实验。研究楼板和直交梁对节点受力性能的影响。直交梁是指垂直于框架平面

7、与节点相交的框架梁。实验发现：①梁柱抗弯强度比是确定塑性铰位置很重要的一个因素：对于不带楼板和直交梁的节点，柱与梁的抗弯强度之比不应小于1.4；对于带楼板和直交梁的节点，其抗弯强度之比不应小于1.2。②节点内的箍筋承担着节点剪力并约束混凝土。增加箍筋数量会明显改善试件的性能，使塑性铰在节点外形成。③在有楼板和直交梁的试件里，由于直交梁的约束作用，使得在节点内[13]增加箍筋的作用不像杆式试件那样明显。我国自1976年唐山地震以后，同济大学、西安