部分包裹混凝土柱与钢梁节点的抗震性能.pdf
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1、第 3 3 卷第 6 期 ( 2 0 1 4 0 6 )( 行业论坛) 部分包裹混凝土柱与钢梁节点的抗震性能 王姗 秦 明珍 内蒙古科技大学建筑与土木T程学院 摘要 :随着新型建筑结构的不断发展 与研 究 ,部 分 包裹混凝土柱 ( P a r t i a l l y E n c a s e d Co n c r e t e )以高承载力、中耐火性能的优越特 点在建筑工程 中被广泛使 用。在某油田储 油库的建造 过程 中,截取 4 组部分包裹混凝土拄与钢梁外伸端板连接点作为试件 ,通过试验研究试件的结构 强度及抗震性能。通过有限元分析 可以看出,端板是耗散地震能量的主要部位,增大端板厚度 可以
2、有效增加节点承载力 ;背垫板能够明显改善结构的各类性能,设置背垫板等 支撑 可以明显 提高节点性能,是改善节点刚度的有效措施。 关键词:储油库 ;部分包裹混凝土柱 ;节点 ;加载 ;抗震性能 d o i : 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 6 - 6 8 9 6 2 0 1 4 6 0 0 6 随着新型建筑结构的不断发展与研究 ,部分包 裹 混 凝 土 柱( P a r t i a l l y E n c a s e d C o n c r e t e , 简 称 P E C )以高承载力、中耐火性能的优越特点在建筑 T程中被广泛使用。这是一种集钢结构和混凝土优 良性质的组
3、合结构 ,对该种新型结构柱 已做过相关 研究 ,并得 考虑了含钢率 、轴压比、剪跨 比等 对设计参数的影响:含钢率提高,构件变形能力提 高;轴 力增大 ,柱的变形能力降低 ;剪跨 比影响 曲线形状 。节点作为传递弯矩 、剪力、轴力的重要 部分 ,是结构设计控制的重点。 欧洲规范中按框架的转动刚度和有无侧移将节 点分为刚性节点 、半刚性节点和柔性节点。而半刚 性节点的协调关系最为优越 ,既融合 了刚性和柔性 节点的优点 ,又使结构保持稳定和耗能较低。这种 优越的结构性质 ,对于提高储油库的安全 、抗震和 防火性能具有重要意义。 1 试验概况 在某油 田储油库的建造过程 中,截取 4 组部分 包裹
4、混凝土柱与钢梁外伸端板连接点作为试件 ,通 过试验研究试件的结构强度及抗震性能 。 1 1 试件设计 根据节点形 式设计 了 4 组试验 ,编号为 J D 一 1 J D 一4 。所有均为 Q 2 3 5 一B钢材 ,试件梁长均为 1 1 0 0 mm,截面为 I 2 0 a 。柱子采用部分包裹 混凝 土组合柱,且上下贯通,高度为1 8 0 0 m lT l 。梁和柱 采用高强螺栓通过外伸端板连接 ,端板和钢梁之间 采用双 面角焊缝 连接 。柱翼缘采用 系杆将两侧拉 结 ,这样不仅能保证柱翼缘和混凝土有效拉结 ,还 能抵御一部分外荷载,起到双重保险作用。翼缘两 侧填充 C 3 0 混凝土即可。
5、 1 2 加载装置及位移控制 采用托压千斤顶和电业伺服作动器 J f 1 载 水 平放置于地上 ,柱端用水平限位梁限制其位移 ;托 压千斤顶一端与反力墙连结 ,另一端同钢梁铰接 , 在梁端施加轴 向荷载。试验加载制度采用荷载一位 移双控制1 2 1 的方法 。试件屈服前应采用荷载控制 i - 分级加载 ,逐级递增 ,4 个试件的加载步长均取极 限荷载的 1 0 ( 大约 6 k N) ,每级循环 2次 ;当试 件屈服后 ,南于力很难继续保持稳定存一 个数值 上 ,改用位移控制模式。 位移控制 同样也采用分级加载的方式 ,加载步 长取试件屈服时最大位移值 的0 2 5 倍 ( 大约6 m m)
6、, 每级循环 3 次。 1 3 测量内容以及测点布置 试验测量的主要参数为梁端施加荷载 、梁端部 位移大小和节点区域应变数据。 荷载可 以通过压 力传感器进行测量 ;梁端位 移 、梁 中部位移 、端板位移采用位移汁测量 ;节点 区域应变数据可 以通过电阻式应变片和 自动采集系 统进行统计 。 2 试验结果及分析 2 1 试验现象 J D 一1 试件 :在加载到 4 2 k N拉第 1 次时 ,翼 缘处的柱内横向系杆屈服,柱 内对应梁翼缘混凝土 出现竖向裂缝 。继续加载至 5 4 k N时梁达到屈 服。 此后 由位移控 制 ,当加载到0 5 时柱翼缘屈服 ; 继 续加载柱翼缘 与混凝土裂缝增大
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