SRC實腹式T形節點抗震性能概述

王 博,劉興海,徐再修,朱文憑,王 瑋

(1.西安建筑科技大學,陜西西安 710055; 2.威海市安興建設監理有限公司,山東威海 264200)

SRC實腹式T形節點抗震性能概述

王 博1,劉興海2,徐再修1,朱文憑1,王 瑋1

(1.西安建筑科技大學,陜西西安 710055; 2.威海市安興建設監理有限公司,山東威海 264200)

通過 3個配置型鋼的實腹邊柱節點在周期性反復荷載作用下的試驗,得出了在不同軸壓比、配鋼率與核心區面積影響下的節點的滯回曲線、骨架曲線與抗震性能相關數據,從而得出實腹式節點的抗震性能。

實腹式; SRC; 抗震性能

1 試驗概況

試驗設計了3個實腹式T形節點,編號列為:TJ-1、TJ -2、TJ-3。試驗的變化參數有:軸壓比、肢高肢厚比、梁的配鋼形式,其中 3個試件的軸壓比大小分別為:0.2、0.3、0.4。肢高肢厚比分別為:4、2、3。試件的截面形式參見圖 1。

本試驗在柱頂施加低周反復荷載,為了使試驗結果更加接近于理論結果,采用荷載加載與位移加載相結合的加載方式,以節點定義的屈服荷載為分界:未達到屈服荷載前采用荷載控制加載,各級荷載增量步約為 20 kN并進行一周的循環;達到屈服荷載則將加載方式轉變為位移加載,增量為屈服荷載所對應屈服位移的倍數,即 1Δy、2Δy、3Δy……分級,每級荷載循環 3次,直至荷載下降到最大荷載的 85%左右認為構件破壞。

2 實驗結果

2.1 試驗的破壞形態

圖1 試件梁柱截面圖

試驗的破壞形態大致可分為梁端塑性鉸破壞與核心區剪切破壞,各試件破壞形態參見圖 2所示。根據破壞形態可知, TJ1與TJ3為梁端塑性餃破壞,TJ2為核心區剪切破壞。

2.2 試件荷載 -柱端位移滯回曲線與骨架曲線

2.2.1 滯回曲線

根據圖3可知,SRC異形柱框架T形節點的滯回曲線具有以下特點。

(1)當水平荷載較小時,混凝土處于線彈性階段,力-位移曲線成彈性變化,滯回曲線包圍的面積很小,在荷載往復作用過程中,剛度退化不明顯,殘余變形也很小,節點核心區處于彈性階段。

圖2 各試件破壞形態

圖3 實測節點滯回曲線

圖4 節點的骨架曲線

(2)隨著荷載的增加,梁上和節點核心區裂縫逐步增多,滯回曲線開始向位移軸傾斜,滯回環包圍面積也逐漸增大,隨著荷載的逐步增大,試件的剛度退化越加明顯,節點核心區進入彈塑性工作階段。

式（6）中：表示為電感電流狀態平均量；為電容兩端電壓狀態平均量；為輸入電壓狀態平均量；為輸出電壓狀態平均量；為占空比狀態平均量。

(3)當荷載加載到極限荷載過程中,節點的殘余變形越來越大,在同一位移量級循環中,后兩循環位移的荷載值較第一次低,表明了節點存在強度退化現象,而且在同一位移量級下,滯回環包圍面積略有減少,這表明試件耗能能力的退化,該退化性質也反映了試件累積損傷的影響。

2.2.2 骨架曲線

根據圖4可知,SRC異形柱框架T形節點的骨架曲線具有以下特點。

(1)從圖中可以看出試件的極限荷載大小順序分別為TJ1,TJ3,TJ2。說明節點的極限荷載大小雖受軸壓比等因素的影響,但對于配鋼量差異不大的節點來說主要取決于柱肢的截面面積。

(2)試件TJ1與TJ2的軸壓比分別為0.2和0.3,肢高肢厚比分別為 4和 2。由于一定程度上軸向壓力的存在會減小節點的延性,而相比TJ1和TJ2骨架曲線下降段,TJ2的曲線明顯比TJ1平緩,即延性優于TJ1。所以可以得出節點的延性隨著肢高肢厚比的增大有下降的趨勢。

(3)試件TJ1與TJ3的骨架曲線達到(極限荷載)后下降幅度較大,說明梁端塑性鉸破壞致使節點核心區混凝土的限制作用減弱,節點的剛度退化幅度大于核心區破壞的 TJ2,變形能力也相對較差,因而TJ1與TJ3的延性相對TJ2較差。

2.3 節點的耗能性能

本實驗應用結構的等效粘性阻尼系數來研究結構的抗震性能。各試件的等效粘性阻尼系數參見表 1所示。

由表1數據可以看出,在極限荷載時,SRC異形柱框架T形節點的等效粘滯阻尼系數在 0.15左右,破壞荷載時,等效粘滯阻尼系數均大于 0.2;而矩形截面鋼筋混凝土梁柱節點在極限荷載時的等效粘滯阻尼系數在 0.1左右,型鋼混凝土異形柱框架節點的耗能能力較普通鋼筋混凝土框架節點有較大幅度的提高。

2.4 節點的延性系數

延性系數是反映構件非彈性變形能力的重要參數,它是反映構件塑性變形能力的重要指標,也是衡量抗震性能好壞的指標之一。延性系數包括位移延性系數、曲率延性系數以及轉角延性系數。本實驗采用位移延性系數,參見表 2所示。

從表 2中可以看出,此次試驗試件的位移延性系數均大于 2.0,優于普通鋼筋混凝土異形柱框架節點的延性,比鋼筋混凝土結構具備更高的抗震性能。但由于節點的柱肢相對較薄,所以其位移延性系數略遜于相同條件下矩形截面型鋼混凝土梁柱節點。

3 結 論

對以上試驗結果進行綜合分析,可以得出以下結論:

(1)實腹式SRC框架T形節點無論在核心區初裂荷載、屈服荷載、極限荷載、破壞荷載都比相同條件的普通鋼筋混凝土 T形節點大,這說明在異性柱中加入型鋼,能大大提高節點的強度。

(2)各試件的柱端荷載 -位移滯回曲線飽滿,無明顯捏攏現象出現,說明實腹式SRC框架T形節點有良好的耗能能力,抗震性能良好。

(3)通過各試件的等效粘滯阻尼系數與延性系數的對比可以看出,SRC框架T形節點的延性及耗能能力優于同條件的鋼筋混凝土 T形節點,說明型鋼的加入增大了節點的延性和耗能能力。

(4)從節點的骨架曲線可以看出,在軸壓比差異不大的情況下,節點的延性隨著肢高肢厚比的增大有下降的趨勢。

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2010-03-25