型钢混凝土翼缘剪力墙异型节点拟静力试验研究.pdf
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1、第 3 1 卷第 2期 2 0 1 0年 4月 华北水利水 电学院学报 J o u r na l o f No r t h Chi n a I ns t i t u t e o f Wa t e r Co ns e r v a nc y a n d Hy d r o e l e c t r i c Po we r V0 1 31 No 2 Ap r 201 0 文章编号 : 1 0 0 2 5 6 3 4 ( 2 0 1 0 ) 0 2 0 0 3 4 0 4 型钢混凝 土翼缘 剪力墙异型节点拟静力试验研 究 李 超 ,白国 良 ,朱佳 宁 ,李红星 ( 1 西安建 筑科技大学, 陕西 西安
2、7 1 0 0 5 5 ; 2 西北 电力设计研 究院 , 陕西 西安 7 1 0 0 7 5 ) 摘 要 : 对 型钢混凝 土翼缘剪力墙异型节点进行 了抗震性能试 验研究 , 总结 了型钢混凝 土翼 缘剪力墙异 型节 点破坏形态的特点 , 分析 了节点强度 、 滞 回曲线 的特点 , 讨论了影响翼缘剪力墙 型钢混凝土异型节点性能的因 素 , 得 出了以下结论 : 加入剪力墙 使异型节点强度增加 , 强度退 化减慢 ; 正向加载下的异型节点强 度高于负 向 荷载下强度 ; 剪力墙会使异型节点的抗震性能得到很大提高 关键词 : 型钢混凝土 ; 翼缘剪 力墙 ; 异型节点 ; 试验研究 ; 强度退
3、化 ; 滞 回曲线 中 图 分 类 号 : T U 9 7 3 1 6; TU 3 1 7 1 文献 标 识 码 : A 大 型火力 发 电厂 框 排 架结 构 由于 工艺 的原 因 , 形成 多种 错开 的异 型 节点 , 而异 型 节 点 的受 力 特 点 不 同于常规 节 点 针 对 火力 发 电 厂 的梁 或 柱 中 加入 型钢及 柱侧 加入 剪 力 墙 的情 况 , 笔者 研 究 了其 抗震性 能 1 试验方案 1 1选取 试件 1 0 0 0 MW 机 组 主厂 房 为部 分 分 散式 剪力 墙 型 钢 混凝 土主 厂房 , 笔 者 选 取 3个 具 有 剪 力墙 的节 点 J 一
4、1 , J 一 2 , J 一 3作对 比分析 研究 , 其 中 J 一1 为 柱 侧 有 横 向( 即垂 直于梁 方 向 ) 剪力 墙 异 型 中节 点 , J 一2 为柱 侧有横 向剪 力墙 异型 边节 点 , J 一3为柱 侧 有横 向、 纵 向( 即沿 梁 方 向 ) 剪 力 墙 异 型 边 节 点 试 件 采 用1 : 5 的 比例进行 缩 尺 , 混 凝 土 为 C 3 5商用 混 凝 土 , 型 钢 为 Q 2 3 5 钢 , 箍 筋 采 用 H P B 2 3 5 , 纵 筋 采 用 HR B 3 3 5级 试 件具 体尺 寸见表 1 表 1试 件 尺 寸 及 配 筋 率 注
5、: 柱 尺寸 中上 柱 为 2 4 0 mm 2 5 0 mlT I , 下 柱为 3 0 0 mm 2 5 0 mi l 1 1 2加载 方案 试 验 为 拟静 力试 验 柱顶 竖 向荷 载 对 准上 柱 中 心 , 底 部铰支 准心处 对 准下 柱 中心 , 轴 压 比为 0 2 5 柱 顶 施加 低 周反 复 水平 荷 载 , 加 载 制度 为 力一 位移 混合加载制度 : 在试件屈服前 , 采用荷载控制分级加 载 , 屈服后采用位移控制加载直至试件破坏 施加反 复荷 载的次数 : 在 屈服前 每 级荷载 反复 1次 , 试 件屈 服后反 复 2 3次 , 加载 制度 如 图 I所示 图
6、1 加载制度 收 稿 日期 : 2 0 1 00 13 0 基金项 目: 国家 自然科学基金项 目( 5 0 9 7 8 2 1 6 ) 作者简介 : 李超 ( 1 9 7 3 一) , 女 , 河北沧州人 , 硕士研究生 , 主要从事 混合结构抗震方 面的研究 第 3 1 卷第 2期 李超 , 等 : 型钢 混凝土翼缘剪力墙异 型节点拟静力试 验研 究 3 5 2试 验 过 程 及 结 果 2 1 带翼 缘 型钢 混凝 土 异型 中节 点破 坏 过 程 a 初裂 阶 段 如 图 2所 示 , 加 载 初 期 , 首 先 在 梁 顶 部 、 底部 出 现 4型裂 缝 , 随后横 向翼缘 剪 力
7、 墙 出现 6型水 平 裂 缝 , 上 柱 的 水 平 裂缝 扩展 延 伸 至 两 侧 剪 力 墙 ; 上节 点 核心 区 斜 向裂 缝 开 始 出 现 并 沿 墙 扩 展 ( 2型裂缝 ) , 此 时荷 载约 为极 限荷 载 的 5 5 左 右 4 卜 一 1型裂 缝 ; 2 2型 裂缝 ; 3 一 型 裂 缝 ; 4 4型 裂 缝 ; 5 5型裂 缝 ; 6 6型 裂 缝 ; 7 7型 裂 缝 ; 8 8型 裂 缝 注 : 图 中为墙柱 的展开 图, 由中间 向两边分别 为 : 翼 缘墙 宽度展 开、 翼缘墙 高展 开、 柱展 开及 梁平面 图 2 J一1节 点 裂 缝 图 b 通 裂 阶
8、段 荷载 继续 加 大 , 左右 梁 4型 裂缝 相 互 连接 贯通 , 下 柱 的水平 1型裂 缝 的发展 明显 , 多 道 裂 缝延 伸 至 翼 缘 墙 或 与 翼 缘 墙 裂 缝 贯 通 如 8型 裂 缝 , 且此 类 8型 裂缝末 端 斜 向上 发展 ; 上 下 节点 核 心 区 2型斜 向裂缝 陆续 开 展 c 极 限 阶段 荷 载继 续加 大 , 柱端 1型裂 缝 及 梁 端 4型裂 缝 加宽 延 伸 , 中 间短 柱 竖 向缝 伸 入 上 节 点 并 与上 节点 核 心 区 主斜 裂 缝 连 接贯 通 ( 3型 裂缝 ) , 下 柱左 侧 面裂缝 开 展 大 ; 上 下 核 心
9、区 2型斜 向裂 缝 扩 展翼 缘墙 两侧 形 成 菱 形 块 , 构 件 强 度 开始 呈 下 降 趋 势 d 破 坏 阶段 柱 子和墙 的新 裂缝 沿 原 有 缝延 伸 贯通 , 梁 端 4型裂 缝 继续 加 宽加 大 , 上 节点 核 心 区 2 型斜 裂缝 加 宽 , 核心 区 划分成 许 多小 菱形 块 , 下 柱左 侧 混 凝土 劈 裂 、 剥 落 , 试件 破 坏 2 2 带 翼缘 型钢 混凝 土 异型 边 节点 破坏 过 程 a 初裂 阶段 加 载 初期 , 首 先在 梁 顶部 及梁 底 部 出现 如 J 一1中 4型 裂缝 , 并 随 荷 载加 大 , 上 下 柱 出 现水
10、平 1型裂 缝 , 节点 核 心 区出 现 2型斜 裂缝 , 横 向 翼 缘剪 力墙 出现 6型水 平 裂 缝 , 此 时 荷 载 达 到 极 限 荷 载 的 5 5 左右 b 通 裂 阶段 荷载 继续 加 大 , 梁 顶 梁底 4型 裂缝 延伸贯 通 , 墙上 水平 裂缝 发 展 , 柱 水 平裂 缝与 翼缘 墙 裂缝 贯 通 ( 8型 裂 缝 ) ; 节 点 核 心 区陆 续 出现 2型 交 叉斜 裂缝 J一3横 向 剪 力 墙 上 的 裂 缝 数 量 增 加 、 长 度 延 伸 ; 纵 向翼 缘墙 与 梁 相交 部 分 裂 缝 形 成 十 字 交 叉 菱 形块 , 并呈 现节 点 的破坏
11、 形 态 , 如 图 3 ( b ) 所 示 , 而 此 时节 点核 心 区裂 缝 开展 不 明显 c 极 限阶段 荷 载继 续加 大 , 梁上 裂缝 有较 大 发 展 , 剪 力墙 上裂 缝发 展 , 柱边 缘粘 结 竖 向裂缝 延伸 加 宽 ; 核 心 区斜裂 缝发 展 , 逐 步形成 了小菱 形块 J 一2异 型 节点 , 在 下柱 侧 面 水 平 与竖 向裂 缝 发 展快 ; 对带 翼缘 纵 墙 的 J一3异 型节 点 , 随 着 荷 载 的 加大 , 节点 核心 区 上 斜 向对 角 裂缝 发 展 形 成 菱 形 方 块 , 但 此 时在梁 与纵 墙交 界 处裂 缝充 分发 展 ,
12、梁 中下 部 尤 为 明显 d 破 坏 阶段 柱子 和墙 的裂缝延 伸 , 并有 多 条水 平 裂缝 贯通 , 梁 上裂 缝 与纵 墙裂 缝不 断延 长加 宽 ; 节 点核 心 区裂缝 继续 开展 , 菱 形块 充分 发 展 , 柱 侧混 凝 土水平 裂缝 和竖 向劈 裂 缝 加 多 加 宽 , 最 终 混 凝 土 剥 落 J 一 3节点 纵 向剪 力 墙下 部 混 凝 土 水平 裂 缝 与 竖 向裂缝 造 成此处 混 凝 土剥 落 , 试 件 破 坏 J一2 , J一3 最 终破 坏裂 缝 照片 如 图 3所 示 ( a )卜2 节 点破坏照 片 ( b )卜3 节点破 坏照 片 图 3 J
13、一2, J一3节 点 破 坏 照 片 2 3初裂 荷载 、 屈 服荷 载 、 极 限荷载 及 其强度 退化 对 型 钢 混凝 土异 型节 点 进 行试 验 , 所 得 荷 载 一 位 移 曲线 没有 明显 的转 折 点 , 故 采 用 图 解 法 近 似 确 定试 件 的屈 服点 , 得 到 的主要 试验 数 据见表 2 a 翼 缘 纵墙 的加 入在 很 大程 度上 改善 了异型 节 点 的抗 震性 能 在 正 向 荷 载作 用 下 时 , 初裂 荷 载 、 屈 服荷 载 及极 限荷 载 的大 小 排 列 为 : J一 3 , J一1 , J一 2 带 纵横 向剪 力 墙 的 边 节 点 J
14、一3的强度 明显 高 于 后 两 者 , 表 明在 水 平 荷 载 作 用 下 , 纵 向 ( 沿 梁 方 向 ) 剪 力墙 不 但加 强 了异 型 边 节 点 的边 缘 约 束 , 而 且 承 受 着部 分 水平 剪力 , 这 从 其 与 梁 相 交 部 分 的 交 叉 裂缝 也可 看 出 3 6 华北水利水 电学 院学报 2 0 1 0年 4月 在 负 向荷 载作 用 下 , 异 型 边节 点 的强 度 小于 异 了作 用 型 中节 点 的强 度 , 但 J 一 3的纵 向剪力 墙 同样 也发 挥 表 2初裂荷载 、 屈服荷载 、 极限荷载 注 : 正 向一荷载为推力 , 沿节点有梁 的方
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