舒興平,張晗,張?jiān)偃A
基于帶肋角鋼的裝配混凝土柱-鋼梁連接節(jié)點(diǎn)抗震性能試驗(yàn)研究
舒興平1,張晗1,張?jiān)偃A2
(1.湖南大學(xué) 土木工程學(xué)院鋼結(jié)構(gòu)研究所,湖南 長(zhǎng)沙 410082;2. 湖南城市學(xué)院 土木工程學(xué)院,湖南 益陽 410075)
為研究基于帶肋角鋼的裝配混凝土柱?鋼梁連接節(jié)點(diǎn)的抗震性能,設(shè)計(jì)制作4個(gè)框架中部十字型梁柱節(jié)點(diǎn)試件并進(jìn)行擬靜力試驗(yàn)研究。分析梁柱截面尺寸,梁端螺栓數(shù)量以及角鋼尺寸等因素對(duì)承載力、耗能能力、強(qiáng)度退化、剛度退化、延性以及破壞模式的影響。研究結(jié)果表明:低周往復(fù)荷載作用下該類型節(jié)點(diǎn)的破壞模式以混凝土核心區(qū)受剪破壞為主,同時(shí)角鋼加勁肋及鋼梁發(fā)生了不同程度屈曲。試件滯回曲線呈現(xiàn)出與現(xiàn)鋼筋凝土節(jié)點(diǎn)相似的捏縮現(xiàn)象,試件延性及耗能能力略高于鋼筋混凝土節(jié)點(diǎn)。所有試件強(qiáng)度退化系數(shù)變化幅度較小,在0.8~1.0之間。該節(jié)點(diǎn)具有良好的承載力,耗能能力以及延性,但需要對(duì)節(jié)點(diǎn)核心區(qū)混凝土承載力進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。
裝配式混合結(jié)構(gòu);帶肋頂?shù)捉卿摚豢蚣苤兄?jié)點(diǎn);擬靜力試驗(yàn);抗震性能
隨著人口老齡化加劇,勞動(dòng)力資源日趨緊張,目前的以濕作業(yè)為主的施工方式將很難長(zhǎng)期維持。而生產(chǎn)效率高,環(huán)境污染小,施工環(huán)境好,質(zhì)量易于控制且有利于可持續(xù)發(fā)展的新型裝配式建筑在新的發(fā)展機(jī)遇下,將會(huì)成為建筑工程的一個(gè)重要發(fā)展方向[1?3]。20世紀(jì)80年代初期,美國(guó)及日本最早提出了鋼筋混凝土柱?鋼梁(reinforced concrete column and steel beam,RCS)混合結(jié)構(gòu),為深入研究該體系國(guó)外學(xué)者提針對(duì)RCS結(jié)構(gòu)提出了一系列的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造形式并開展了相關(guān)研究工作。Parra- Montesinos等[4?8]研究了不同構(gòu)造以及有/無樓板的RCS節(jié)點(diǎn)抗震性能、破壞模式、抗剪強(qiáng)度計(jì)算方法并且通過有限元數(shù)值模擬對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。國(guó)內(nèi)學(xué)者近年來也逐步開展了對(duì)RCS混合節(jié)點(diǎn)的研究。蔡小寧等[9]進(jìn)行了基于預(yù)應(yīng)力的新型頂?shù)捉卿擃A(yù)制混凝土梁柱連接節(jié)點(diǎn)的擬靜力試驗(yàn),試件總體具有較好的延性及自復(fù)位能力,具有穩(wěn)定的屈服后剛度。王鵬等[10]采用低周往復(fù)加載試驗(yàn)考察了4種帶加勁肋角鋼連接節(jié)點(diǎn)的抗震性能,結(jié)果表明,帶肋頂?shù)捉卿撓鄬?duì)無加勁肋角鋼連接件將節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)中心外移,導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)塑性抗彎承載力增大。王光云等[10]通過完成4組雙腹板帶肋頂?shù)捉卿摰臄M靜力試驗(yàn),認(rèn)為當(dāng)頂?shù)捉卿撠Q肢厚度合理時(shí),調(diào)整角鋼加勁肋以及水平肢厚度能有效提高節(jié)點(diǎn)的初始剛度及抗彎承載力。劉陽等[12]通過對(duì)12個(gè)縮尺柱貫通型RCS混合節(jié)點(diǎn)低周往復(fù)加載試驗(yàn),結(jié)果表明節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的加勁腹板可以有效提高節(jié)點(diǎn)的抗剪強(qiáng)度和剛度,節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的剪切變形對(duì)層間位移的貢獻(xiàn)不超過10%。多項(xiàng)研究結(jié)果表明,鋼筋混凝土柱?鋼梁混合節(jié)點(diǎn)具有良好的受力性能。但仍存在一些局限性,例如節(jié)點(diǎn)構(gòu)造措施復(fù)雜,施工難度大;梁?柱拼接或者梁?梁連接多采用現(xiàn)場(chǎng)焊接,容易帶來焊接質(zhì)量問題。本文在總結(jié)已有RCS混合節(jié)點(diǎn)構(gòu)造優(yōu)缺點(diǎn)基礎(chǔ)上,提出一種基于“干作業(yè)”的全預(yù)制裝配式連接的RCS混合框架新型節(jié)點(diǎn)構(gòu)造形式,并開展4個(gè)試件的抗震性能試驗(yàn),研究該新型節(jié)點(diǎn)在模擬地震作用下的破壞過程、承載力和抗震性能,以完善該新型RCS混合框架節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)理論,為工程設(shè)計(jì)應(yīng)用提供參考依據(jù)。
試驗(yàn)共設(shè)計(jì)了4個(gè)基于帶肋角鋼的裝配混凝土?鋼梁連接節(jié)點(diǎn)試件,編號(hào)為SJ-1~SJ-4。節(jié)點(diǎn)試件采用十字型試件,設(shè)計(jì)選取自中層中柱節(jié)點(diǎn)水平荷載作用下梁柱反彎點(diǎn)之間的典型單元,上下柱高均為1.65 m,梁端至柱表面處距離為1.5 m。梁構(gòu)件采用窄翼緣H型鋼,混凝土柱設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C30,鋼筋設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為HRB400,縱筋直徑為20 mm,箍筋直徑為8 mm。梁柱通過在柱內(nèi)預(yù)埋的混凝土柱穿芯螺栓、梁端設(shè)置的帶勁肋頂?shù)捉卿撘约傲憾说哪Σ列透邚?qiáng)螺栓緊固連接方式裝配連接,混凝土柱內(nèi)穿芯螺栓采用10.9級(jí)高強(qiáng)度雙頭等長(zhǎng)螺桿,梁端緊固螺帽采用外六角10.9級(jí)高強(qiáng)螺帽,對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)預(yù)拉力取值均按照GB 50017—2017《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定值施加。鋼梁及角鋼的鋼材強(qiáng)度等級(jí)分別為Q235B以及Q345B,角鋼及加勁肋厚度Ts均為12 mm。試件主要參數(shù)信息見表1,試件節(jié)點(diǎn)構(gòu)造示意圖如圖1所示。
在試驗(yàn)當(dāng)天進(jìn)行混凝土試塊抗壓強(qiáng)度及彈性模量試驗(yàn),實(shí)測(cè)同條件養(yǎng)護(hù)混凝土平均立方體試塊強(qiáng)度為31.7 MPa。根據(jù)規(guī)范GB/T 2975—2018《鋼及鋼產(chǎn)品力學(xué)性能試驗(yàn)取樣位置及試樣制備》[13]的取樣要求制作了鋼筋、角鋼和H型鋼的材性試驗(yàn)樣本,根據(jù) GB/T 228—2002《金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法》[14]測(cè)得鋼材的材料性能見表2所示。
試驗(yàn)在湖南城市學(xué)院土木工程學(xué)院結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行,試驗(yàn)裝置示意圖,試驗(yàn)裝置實(shí)物圖,計(jì)算簡(jiǎn)圖分別如圖2(a),2(b)和2(c)所示。首先用液壓千斤頂在柱頂施加恒定的預(yù)設(shè)軸力,軸壓比為0.25,之后由作動(dòng)器在梁端同步施加等值反向的豎向低周往復(fù)荷載。加載制度為位移控制,除第1級(jí)荷載往復(fù)加載1次外,其余荷載均往復(fù)加載2次,直到荷載下降到峰值荷載的85%時(shí)或出現(xiàn)較明顯的破壞現(xiàn)象時(shí)終止試驗(yàn)。
表1 節(jié)點(diǎn)試件基本規(guī)格參數(shù)匯總表
注:b為鋼筋混凝土柱穿芯摩擦型高強(qiáng)螺栓直徑;c為梁端摩擦型高強(qiáng)螺栓直徑;為梁端高強(qiáng)螺栓數(shù)量;為軸壓比,=/u,為施加在柱頂?shù)妮S力,u為鋼筋混凝土柱理論軸壓承載力。s為角鋼加勁肋厚度。
(a) 節(jié)點(diǎn)尺寸及預(yù)制混凝土柱構(gòu)造;(b) A-A剖面;(c) B-B剖面;(d) 角鋼構(gòu)造
測(cè)量?jī)?nèi)容主要包含應(yīng)變及位移2個(gè)部分。應(yīng)變數(shù)據(jù)由DH3816N靜態(tài)應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)采集,主要采集混凝土柱內(nèi)穿芯螺栓處混凝土、角鋼及其加勁肋以及節(jié)點(diǎn)部位梁端上下翼緣等部位處應(yīng)變。位移部分重點(diǎn)測(cè)量梁柱轉(zhuǎn)角及核心區(qū)剪切變形,剪切變形通過在混凝土核心區(qū)對(duì)角線方向布置的交叉位移計(jì)測(cè)得的節(jié)點(diǎn)域?qū)蔷€伸長(zhǎng)及壓縮變形量求得。
表2 鋼材性能試驗(yàn)結(jié)果
(a) 裝置示意圖如圖;(b) 現(xiàn)場(chǎng)加載試驗(yàn)裝置圖;(c) 試件計(jì)算簡(jiǎn)圖
注:1—節(jié)點(diǎn)試件;2—25T作動(dòng)器;3—50T作動(dòng)器;4—千斤頂;5—門式剛架;6—斜支撐;7—梁端夾具;8—反力地槽;9—力傳感器;10—鉸接裝置;11—水平支撐。
為便于試驗(yàn)現(xiàn)象的描述,規(guī)定以梁端作動(dòng)器向外推出為正。當(dāng)加載位移為6 mm時(shí),試件均未出現(xiàn)明顯裂縫。當(dāng)加載位移為12 mm時(shí),試件SJ-1~SJ-4均在混凝土柱受拉側(cè)出現(xiàn)了以受拉螺栓為起點(diǎn)的第一條斜裂縫。當(dāng)加載位移為20 mm時(shí),試件SJ-1~SJ-4混凝土柱側(cè)邊開始出現(xiàn)水平的彎曲裂縫,受拉側(cè)螺栓處裂縫開始拓展,當(dāng)加載位移為?20 mm時(shí),所有試件均在核心區(qū)產(chǎn)生了交叉斜 裂縫。
當(dāng)加載位移為30 mm時(shí),試件各條原有斜裂縫不斷拓展加寬,同時(shí)不斷有新的裂縫出現(xiàn),當(dāng)加載位移為42 mm時(shí),SJ-3發(fā)生了螺栓的滑移破壞現(xiàn)象,鋼梁端部與混凝土表面產(chǎn)生了明顯的縫隙,試件SJ-1出現(xiàn)了以柱穿芯螺栓為起點(diǎn)向下延伸的豎向裂縫。當(dāng)加載位移為50 mm時(shí),SJ-2出現(xiàn)了混凝土保護(hù)層剝落,鋼筋外露的情況,同時(shí)承載力下降到峰值的85%以下,SJ-2隨即停止加載。
當(dāng)加載位移為55 mm時(shí),試件SJ-1,S-4核心區(qū)混凝土出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的破壞現(xiàn)象,承載力均開始出現(xiàn)明顯下降,試件SJ-1,SJ-4此時(shí)停止加載,試件SJ-3由于產(chǎn)生了滑移現(xiàn)象,該級(jí)荷載并沒有較上一級(jí)有所上升,所以試件破壞情況沒有明顯加劇,當(dāng)加載位移為70 mm時(shí),試件SJ-3由于螺栓開始承受剪力導(dǎo)致荷載有所上升,鋼梁端部與混凝土表面縫隙不斷拓展,同時(shí)核心區(qū)混凝土斜裂縫拓展明顯,至此所有試件加載結(jié)束。
(a) SJ-1混凝土柱豎向裂縫;(b) SJ-2混凝土保護(hù)層剝落;(c) SJ-3梁端螺栓滑移破壞;(d) SJ-4核心區(qū)混凝土剪切破壞
所有試件在試驗(yàn)加載初期,試件變形和應(yīng)變發(fā)展增長(zhǎng)基本與荷載成正比關(guān)系,試件殘余變形較小,試驗(yàn)結(jié)束時(shí),不同試件破壞情況主要有以下3種:1)所有試件的破壞模式均有不同程度的核心區(qū)混凝土剪切破壞,其中試件SJ-1以混凝土穿芯螺栓為起點(diǎn)產(chǎn)生了明顯的豎向裂縫,試件SJ-2同時(shí)伴隨著角鋼處混凝土剝落,鋼筋外露;2)SJ-3由于梁端摩擦型高強(qiáng)螺栓承載力較小,產(chǎn)生了螺栓滑移破壞的現(xiàn)象;3)角鋼加勁肋及鋼梁發(fā)生了不同程度的屈曲,在節(jié)點(diǎn)處形成了塑性鉸。典型的破壞形態(tài)如圖3所示。
圖4給出了4個(gè)試件在梁端豎向荷載作用下荷載與位移Δ的滯回曲線,節(jié)點(diǎn)試件兩側(cè)滯回曲線存在一定差異,主要原因是試件的不對(duì)稱的破壞導(dǎo)致,如圖2(b)所示,混凝土柱北側(cè)破壞相對(duì)嚴(yán)重。隨著梁端位移及荷載的增大,滯回環(huán)逐漸趨于飽滿。此外,當(dāng)破壞模式不同時(shí),不同試件滯回曲線形狀之間存在較大的差異,主要分為分弓形和倒S形2種。試件SJ-3承載力由螺栓控制,其滯回曲線呈弓形,其余3個(gè)試件承載力由核心區(qū)混凝土控制,滯回曲線呈倒S形。分析圖中趨勢(shì)可以得出:1)當(dāng)荷載較小時(shí),各試件的荷載和位移基本呈線彈性狀態(tài)。隨著試件累計(jì)塑性損傷程度的不斷加深,滯回環(huán)所圍成的面積不斷增加,當(dāng)位移回到原點(diǎn)時(shí),荷載沒有回到零位附近。表明了試件開始進(jìn)入塑性狀態(tài)。到達(dá)極限荷載后,由于節(jié)點(diǎn)核心區(qū)剪切破壞發(fā)生或者梁端螺栓發(fā)生滑移破壞,使得荷載產(chǎn)生下降趨勢(shì)。2)對(duì)比SJ-3及其他試件可知當(dāng)發(fā)生螺栓滑移破壞的時(shí)候,滯回曲線飽滿,耗能程度增加,當(dāng)出現(xiàn)混凝土核心區(qū)剪切破壞時(shí),由于鋼筋混凝土的黏結(jié)滑移現(xiàn)象滯回曲線出現(xiàn)明顯的捏縮現(xiàn)象。
將每級(jí)荷載對(duì)應(yīng)滯回環(huán)的最高點(diǎn)連接,便可得到試件的骨架曲線,其反映了往復(fù)荷載作用下試件的受力和變形關(guān)系。從圖5給出的骨架曲線可得出:1) 在角鋼尺寸不變的情況下,增大梁柱尺寸能顯著增加節(jié)點(diǎn)剛度及承載力;2) 增大角鋼尺寸并且增加梁端螺栓數(shù)量時(shí)可以增加節(jié)點(diǎn)初始剛度,但對(duì)試件峰值承載力影響較小。
本文采用位移延性系數(shù)作為衡量試件變形能力的指標(biāo),位移延性系數(shù)取荷載下降至峰值荷載85%或出現(xiàn)較大變形時(shí),其中y,max和u分別為節(jié)點(diǎn)的等效屈服荷載、峰值荷載和極限荷載,對(duì)應(yīng)的位移分別為Δy,Δmax和Δu。各試件主要階段特征值結(jié)果見表3。節(jié)點(diǎn)試件平均延性系數(shù)接近且略高于現(xiàn)澆混凝土構(gòu)件延性系數(shù)2.0的要求。其原因?yàn)楣?jié)點(diǎn)試件整體破壞模式與現(xiàn)澆鋼筋混凝土節(jié)點(diǎn)相似,均為節(jié)點(diǎn)核心區(qū)混凝土受剪破壞,混凝土開裂后沒有表現(xiàn)出明顯的脆性破壞,仍能承擔(dān)一定荷載,具有良好的延性性能。
為定量分析試件在低周往復(fù)荷載作用下的剛度特性,定義同級(jí)加載位移下的環(huán)線剛度來描述剛度退化特性。本文用來描述第級(jí)加載時(shí)的循環(huán)剛度,如式(1)所示。
字?jǐn)?shù)一般為1000~1500字左右(圖片除外)。寫作形式不限,但應(yīng)圖文并茂,生動(dòng)易讀。作品應(yīng)未在其他渠道刊登或發(fā)布(如提交視頻,請(qǐng)先上傳至騰訊視頻,再將網(wǎng)址鏈接發(fā)來)。文內(nèi)非原創(chuàng)的圖、表等應(yīng)注明出處。作者本人對(duì)作品的原創(chuàng)性、科學(xué)性、真實(shí)性負(fù)責(zé)。投稿到本刊微信公眾號(hào)并被推送的文章,被視為授權(quán)《生物學(xué)教學(xué)》編輯部獲得作品的審改、網(wǎng)絡(luò)刊登、匯編及信息使用權(quán)利。作品被本刊微信公眾號(hào)推送后,即根據(jù)文章性質(zhì)一次性支付稿酬。為鼓勵(lì)作者創(chuàng)作優(yōu)質(zhì)作品,每季度末從上一季度所推送作品中選出閱讀量前2名,額外獎(jiǎng)勵(lì)。
式中:P為第級(jí)第次加載循環(huán)的峰值點(diǎn)荷載;為第級(jí)第次加載循環(huán)的峰值點(diǎn)位移;為第級(jí)位移加載循環(huán)次數(shù)。試件的損傷累積會(huì)造成剛度隨位移的增加而減小。試件的割線剛度退化曲線如圖6所示。
1) 各試件割線剛度變化規(guī)律較為相似,隨著位移的增加剛度退化明顯,剛度退化均表現(xiàn)為先快后慢的發(fā)展趨勢(shì),總體退化緩慢。其原因?yàn)樵诩虞d初期,節(jié)點(diǎn)整體基本處于彈性狀態(tài),整體剛度較大。隨著荷載的增大,角鋼加勁肋及鋼梁出現(xiàn)了不同程度屈曲,核心區(qū)混凝土受剪破壞產(chǎn)生的的裂縫等塑性損傷累計(jì)導(dǎo)致等效剛度開始退化。
2) 節(jié)點(diǎn)的初始剛度主要取決于梁柱構(gòu)件以及頂?shù)捉卿摰膭偠?。隨著梁柱及角鋼尺寸的增大節(jié)點(diǎn)剛度也隨之增大。在加載后期,角鋼連接件出現(xiàn)屈服后,節(jié)點(diǎn)剛度主要取決于梁柱尺寸。
(a) SJ-1北滯回曲線;(b) SJ-1南滯回曲線;(c) SJ-2北滯回曲線;(d) SJ-2南滯回曲線;(e) SJ-3北滯回曲線;(f) SJ-3南滯回曲線;(g) SJ-4北滯回曲線;(h) SJ-4南滯回曲線
(a) SJ-1,SJ-2骨架曲線;(b) SJ-3,SJ-4骨架曲線
表3 各試件主要階段特征值
在往復(fù)荷載作用下,當(dāng)保持相同的峰點(diǎn)位移時(shí),峰值荷載隨循環(huán)次數(shù)的增多而降低的現(xiàn)象稱作強(qiáng)度退化,如式(2)所示。
式中:λj為第j級(jí)加載時(shí)的強(qiáng)度退化系數(shù);Pj為第j級(jí)加載峰值荷載;Pj,max為第j級(jí)荷載加載中峰值荷載。所有試件的同級(jí)荷載強(qiáng)度退化程度并不明顯,SJ-3在強(qiáng)度退化曲線中部有所上升是因?yàn)槁菟ɑ茖?dǎo)致梁柱之間產(chǎn)生了一定的殘余變形,再加載時(shí)螺栓滑移程度的增加導(dǎo)致螺栓的抗剪程度提高,強(qiáng)度退化曲線如圖7所示。
圖7 強(qiáng)度退化曲線
耗能能力是試件抗震性能的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)之一,依據(jù)試件的荷載?位移滯回曲線,計(jì)算出每周循環(huán)下所耗散的能量及等效黏滯阻尼系數(shù)。等效黏滯阻尼系數(shù)計(jì)算參考《建筑抗震試驗(yàn)規(guī)程》JGJ/T 101?2015[15],得到的累積耗能曲線見圖8所示。
各試件周耗能和累積耗能逐漸增加,在加載初期,試件整體處于彈性狀態(tài),滯回環(huán)所圍成的單圈面積較小。隨著角鋼及鋼梁發(fā)生屈服以及節(jié)點(diǎn)核心區(qū)混凝土開裂等塑性損傷不斷發(fā)展,試件單圈耗能增長(zhǎng)速度加快。根據(jù)以往的研究結(jié)果可知,鋼筋混凝土節(jié)點(diǎn)的等效黏滯阻尼系數(shù)h在0.1左右。由表4可知,各試件的等效黏滯阻尼系數(shù)h在0.112~0.181之間均不低于鋼筋混凝土節(jié)點(diǎn),與節(jié)點(diǎn)延性結(jié)果規(guī)律相同,說明該裝配式節(jié)點(diǎn)具有較為良好的耗能能力。
圖8 各試件累計(jì)耗能對(duì)比
表4 試件耗能能力
1) 在角鋼尺寸不變的情況下,增大梁柱尺寸能顯著增加節(jié)點(diǎn)剛度及承載力,僅增加角鋼尺寸對(duì)節(jié)點(diǎn)剛度及承載力提高較小;在加載后期,角鋼連接件出現(xiàn)屈服后,節(jié)點(diǎn)剛度主要取決于梁柱尺寸。
2) 該類型節(jié)點(diǎn)的位移延性系數(shù)及等效黏滯阻尼系數(shù)h均略高于現(xiàn)澆混凝土試件,說明本文介紹的新型RCS節(jié)點(diǎn)構(gòu)造具有較好的延性及耗能能力。SJ-3發(fā)生了滑移破壞導(dǎo)致等效黏滯阻尼系數(shù)明顯大于其他構(gòu)件,滯回曲線飽滿,其余試件滯回曲線均呈明顯的捏縮現(xiàn)象,與其破壞形式相對(duì)應(yīng)。
3) 所有試件均發(fā)生了不同程度的節(jié)點(diǎn)核心區(qū)混凝土剪切破壞,導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)抗震性能與現(xiàn)澆鋼筋混凝土節(jié)點(diǎn)相近,為了更好的發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)連接的耗能優(yōu)勢(shì),需進(jìn)一步優(yōu)化節(jié)點(diǎn)核心區(qū)抗剪承載力。
[1] 閆維明, 王文明, 陳適才, 等. 裝配式預(yù)制混凝土梁?柱?疊合板邊節(jié)點(diǎn)抗震性能試驗(yàn)研究[J]. 土木工程學(xué)報(bào), 2010, 43(12): 56?61. YAN Weiming, WANG Wenming, CHEN Zhicai, et al. Experimental study of the seismic behavior of precast concrete layered slab and beam to column exterior joints [J]. Journal of Civil Engineering, 2010, 43(12): 56?61.
[2] 劉璐, 黃小坤, 田春雨, 等. 配置大直徑大間距HRB 500高強(qiáng)鋼筋的裝配整體式鋼筋混凝土框架節(jié)點(diǎn)抗震性能試驗(yàn)研究[J]. 建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào), 2016, 37(5): 247?254. LIU Lu, HUANG Xiaokun, TIAN Chunyu, et al. Experimental study on seismic performance of precast RC frame joints with HRB500 high strength rebars of large diameter and spacing[J]. Journal of Building Structures, 2016, 37(5): 247?254.
[3] 于建兵, 郭正興, 管東芝, 等. 新型預(yù)制裝配框架混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)抗震性能研究[J]. 湖南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2015, 42(7): 42?47. YU Jianbing, GUO Zhengxing, GUAN Dongzhi, et al. Research on seismic behavior of a new style precast concrete beam-to column connection[J]. Journal of Hunan University (Natural Science Edition), 2015, 42(7): 42?47.
[4] Parra-Montesinos G J, LIANG X, Wight J K. Towards deformation-based capacity design of RCS beam–column connections[J]. Engineering Structures, 2003, 25(5): 681?690.
[5] Naserifard M, Vetr M G. Parametric study on behavior of steel beam to reinforced concrete column connections in moment frames[J]. International Journal of Steel Structures, 2019, 19(5): 1511?1520.
[6] Alizadeh S, Attari N K, Kazemi M T. The seismic performance of new detailing for RCS connections[J]. Journal of Constructional Steel Research, 2013, 91: 76? 88.
[7] Khaloo A, Doost R B. Seismic performance of precast RC column to steel beam connections with variable joint configurations[J]. Engineering Structures, 2018(160): 408?418.
[8] CHEN C C, LIN C C. Seismic performance of steel beam-to-column moment connections with tapered beam flanges[J]. Engineering Structures, 2013(48): 588?601.
[9] 蔡小寧, 孟少平, 孫巍巍. 自復(fù)位預(yù)制框架邊節(jié)點(diǎn)抗震性能試驗(yàn)研究[J]. 土木工程學(xué)報(bào), 2012, 45(12): 29?37. CAI Xiaoning, MENG Shaoping, SUN Weiwei. Experimental study on behaviors of beam-column connections for self-centering post-tensioned precast frame[J]. China Civil Engineering Journal, 2012, 45(12): 29?37.
[10] 王鵬, 王湛, 潘建榮, 等. 帶加勁肋頂?shù)捉卿摿褐B接節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)研究[J]. 建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào), 2017, 38(10): 21?28. WANG Peng, WANG Zhan, PAN Jianrong, et al. Experimental investigation on behavior of stiffened top and seat angle beam-to-column connections in steel frame [J]. Journal of Building Structures, 2017, 38(10): 21?28.
[11] 王光云. 帶肋的頂?shù)捉卿摷半p腹板角鋼梁柱半剛性節(jié)點(diǎn)受力性能研究[D]. 長(zhǎng)春: 吉林建筑大學(xué), 2013. WANG Guangyun.The research of mechanical properties of steel frame beam-column semirigid nodes on top and seat and two web angle with rib[D]. Changchun: Jilin Jianzhu University, 2013: 50?66.
[12] 劉陽, 郭子雄, 戴鏡洲, 等. 不同破壞機(jī)制的裝配式RCS框架節(jié)點(diǎn)抗震性能試驗(yàn)研究[J]. 土木工程學(xué)報(bào), 2013, 46(3): 18?28. LIU Yang, GUO Zixiong, DAI Jingzhou, et al. Experimental study on seismic behavior of prefabricated RCS frame joints with different failure mechanisms[J]. Journal of Civil Engineering, 2013, 46(3): 18?28.
[13] GB/T 2975—2018, 鋼及鋼產(chǎn)品力學(xué)性能試驗(yàn)取樣位置及試樣制備[S]. GB/T 2975—2018, Steel and steel products-location and preparation of test pieces for mechanical testing[S].
[14] GB/T 228—2002, 金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法[S]. GB/T 228—2002, Metallic materials: Tensile testing at ambient temperature[S].
[15] JGJ/T 101—2015, 建筑抗震試驗(yàn)規(guī)程[S]. JGJ/T 101—2015, Code for seismic test of buildings[S].
Experimental study on seismic behavior of assembled concrete column-steel beam joint based on angle steel with ribs
SHU Xingping1, ZHANG Han1, ZHANG Zaihua2
(1. Institute of steel structure, College of Civil Engineering, Hunan University, Changsha 410082, China; 2. School of Civil Engineering, Hunan City University, Yiyang 413000, China;)
In order to study the seismic behavior of the assembled concrete column steel beam joint based on the angle steel with ribs, four specimens of cross beam column joint in the middle of the frame were designed and manufactured, and the quasi-static test was carried out. The influences of the beam column section size, the number of bolts at the beam end and the angle steel size on the bearing capacity, energy consumption capacity, strength degradation, stiffness degradation, ductility and failure mode were analyzed。The results show that the failure mode of this type of joint is mainly shear failure in the core area of concrete under the action of low cycle reciprocating load, and the angle steel stiffener and steel beam have different degrees of buckling. The hysteretic curve of the test piece shows similar pinching phenomenon with the existing reinforced concrete joint, and the ductility and energy consumption capacity of the test piece is slightly higher than that of the reinforced concrete joint. The change range of strength degradation coefficient of all specimens is small, ranging from 0.8 to 1.0. The joint has good bearing capacity, energy dissipation capacity and ductility, but the bearing capacity of concrete in the core area of the joint needs to be further optimized.
assembled hybrid structure; ribbed top and seat angle; column joints in frame; pseudo static test; seismic performance
TU398
A
1672 ? 7029(2020)10 ? 2626 ? 09
10.19713/j.cnki.43?1423/u.T20191126
2019?12?13
國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(5177081911 )
舒興平(1962?),男,湖南常德人,教授,博士,從事鋼結(jié)構(gòu)高等分析與設(shè)計(jì)研究;E?mail:hulget@163.com
(編輯 蔣學(xué)東)