夹心梁柱节点探究现状和应用前景

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1、夹心梁柱节点探究现状和应用前景　　摘要：节点区按照柱混凝土浇筑，这种常规的工艺给施工带来了不便。而节点区按梁混凝土浇筑，施工速度较快，这种新型的节点形式称之为“夹心节点”。“夹心节点”具有良好的承载力和抗震性能。关键词：夹心梁柱节点；承载力；抗震性能中图分类号：TU591文献标识码：A为了提高施工速度，工程界提出节点区按梁混凝土浇筑，形成节点区上下的混凝土高于节点区的情况，称之为“夹心节点”。结合本人在读硕士研究生期间所做的研究，简要的对其进行介绍，以便更好的被大家所了解和应用。1国外研究现状及研

2、究成果从上世纪60年代开始，美国学者就开始对节点区按梁混凝土浇筑的形式进行研究，主要是考虑柱与梁混凝土比值、板厚与柱尺寸的比值对夹心节点的影响。美国在进行核心区承载力计算时将箍筋仅视为约束作用，不考虑其对承载力的影响,主要的研究成果有：(1)柱与梁混凝土的比值是影响夹心节点承载力的主要因素。当比值小于1.4时,忽略节点区混凝土降低的影响；当比值大于1.4时，不能忽略节点区混凝土强度等级降低的影响。6(2)随着板厚与柱尺寸比值和楼板荷载的增大，节点区混凝土的表现强度就越高。2国内研究现状及研究成果我

3、国学者从上世纪90年代开始这方面的研究工作，主要的代表学者有程懋堃、李英民、曹晖等[1-5]学者。2.1理论研究受到美国研究经验的影响，早期的学者主要是通过理论推导提出了夹心节点的抗压承载力计算公式。由于早期的理论研究缺少必要的试验论证，且未进行抗震性能分析，因此成果没有得到有效的推广，但是却对后续研究起到了推动作用。2.2实验研究到目前为止，我国完成了45个夹心节点试验，对其承载力、抗震性能有了一定的了解。(1)破坏形态夹心节点的破坏形态分为两类:一是梁筋屈服后梁端受压区混凝土压溃，这类试件具有

4、较好的位移延性；另一类是梁筋屈服后核心区混凝土剪切破坏，只要节点失效时组合体的延性已经达到大震设计时要求的非弹性状态，就能符合抗震设计的要求。(2)受压承载力6按梁混凝土计算时，节点区的试验轴压比均在0.6以上，部分试件已超过0.75。如果取设计轴压比与试验轴压比的比值为1.8，则节点的设计轴压比均已超过1.0，但均未出现节点区轴压或偏压破坏，而且规范严格限制柱的轴压比，使得框架柱受压破坏的可能性极小。夹心节点的柱筋应变明显偏大，是因为夹心节点混凝土低于普通节点所引起。(3)受剪承载力与常规节点相

5、比，夹心节点的核心区受剪承载力一般低于常规节点，主要体现在其承担的最大剪力与节点受剪承载力的比值要小，而且其核心区的箍筋应变要高于常规节点。节点承受的最大剪力与节点受剪承载力的比值如表1所示：表1平面节点试件核心区受剪承载力对比注:1)Vmax表示外荷载最大时节点承受的剪力；表示按规范公式和材料实测强度计算得到的节点承载力；G-*表示夹心节点试件；J-*表示常规节点试件。2)本表中的数据引自参考文献5。对于夹心节点，虽然核心区的受剪承载力要弱于常规节点，特别是低剪压比的构件，可以通过在节点区增加箍

6、筋或配置X型斜筋来弥补因混凝土强度降低引起的抗剪能力损失，但是对于剪压比较大的试件，通过增加节点区箍筋的方法来提高核心区受剪承载力的效果不是很显著。6与常规节点相比，虽然夹心节点核心区的受剪承载力要小，但是对于剪压比较小的试件，试件的最终破坏部位均位于梁端受拉屈服部位，而且对试件的抗震性能影响可以忽略；随着节点剪压比的增大，梁端受压钢筋屈服后，节点区混凝土可能受压破坏，只要试件设计合理，试件的抗震性能仍能满足大震设计的要求。(4)变形性能由于节点区混凝土强度较低，导致节点对梁筋的粘结效果较差，使得

7、梁筋在节点内发生不同程度的粘结退化，而且随着梁端实测变形的增大，这种趋势越来越明显，由于梁筋滑移引起的梁端变形占梁端总变形的比值也不断增大。部份构件破坏时，梁筋滑移引起的梁端变形比值已经达到60%。因此建议梁筋直径与矩形截面柱该方向截面尺寸或圆形截面柱弦长的比值限值在1/25左右。建议在核心区加插短筋或者X型钢筋，以提高核心区的刚度，减小因核心区剪切变形引起的结构变形。(5)延性和耗能性能在进行结构抗震性能分析时，位移延性和耗能性能均是评价组合体受力性能的重要指标。通过对夹心节点的分析发现，夹心构

8、件均能满足框架结构延性控制准则的要求（位移延性不得小于3.5）。6评价结构或构件耗能性能的一个重要指标就是等效粘滞阻尼系数heq。等效粘滞阻尼系数heq越大表示试件的耗能越强。与传统节点相比，夹心带点的等效粘滞阻尼系数heq并没有明显的差别，整个试验过程中也没出现因梁筋滑移的不断增大而导致试件的耗能性能过低的能性。3结论及建议综合上述分析，对夹心节点的承载力和抗震性能有了一定的了解，主要得出的结论有以下几点:①夹心节点的破坏形态仍以梁端受拉钢筋屈服后受压区混凝土压溃而导致试件失效,