变轴力作用下钢筋混凝土中间层中节点抗震性能试验研究

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梁柱节点是钢筋混凝土(RC)框架结构中传递荷载的关键部位,对框架结构在地震作用引起的水平和附加竖向荷载下维持足够的承载能力和变形能力起着重要作用。迄今为止,关于RC梁柱节点抗震性能的研究成果绝大多数是基于恒定轴力作用下梁柱组合体试件的低周反复加载试验得到的,而当RC框架受到地震或风荷载作用时,框架梁柱节点的轴力是持续变化的。变轴力作用可能会影响梁柱组合体试件的试验结果,从而影响对节点抗震性能的评价。但对变轴力作用下梁柱组合体的试验结果进行综合分析发现,目前仅少量关于边节点和角节点的研究结果,未检索到中间层中节点的试验结果,故本文对变轴力作用下钢筋混凝土中间层中间节点的抗震性能进行了试验研究。论文的主要研究内容及结论如下:(1)通过4个RC梁柱组合体中间层中节点变轴力加载试验,对变轴力作用下梁柱组合体的滞回特征、节点内梁纵筋粘结性能退化规律、节点剪切变形特征以及梁柱组合体变形组成规律进行研究,并重点分析各组合体正向加载(轴压力增大)和负向加载(轴压力减小)时受力性能的差异。结果表明,轴压力变化对试件的位移延性系数影响不明显;轴压力增大会加剧试件损伤,增加梁柱组合体承载力和刚度的退化程度;梁柱组合体试件屈服前,正、负向节点剪切变形、梁纵筋滑移和梁柱变形引起的柱端位移占柱端总位移的比例无明显差异,试件达到极限性能水平后,正向加载的节点剪切变形所占比例一般更大。(2)将4个梁柱组合体变轴力加载的试验结果与本课题组已完成的对应梁柱组合体试件定轴力加载的试验结果进行了对比(定轴力加载组合体试件的几何尺寸、配筋和材料强度等级等均与变轴力加载试件一致)。结果表明,变轴力加载会明显影响梁柱组合体的裂缝分布和开展,相对于定轴力加载试件,变轴力加载试件斜裂缝数量多、分布范围广,裂缝间距不均匀、有大有小,保护层混凝土剥落范围广;定轴力加载试件的斜裂缝数量更少,分布更集中,裂缝间距更均匀,保护层混凝土剥落范围更窄,仅集中在节点区的中心。(3)对比了变轴力加载和定轴力加载梁柱组合体试件的滞回特征。结果表明,相对于定轴力加载试件,正向加载轴压力增加时,变轴力加载试件的抗剪承载力不会明显变化或略微提高,负向加载轴压力减小时,其抗剪承载力会明显降低;变轴力加载试件正向的承载力和刚度退化程度比定轴力加载试件更明显,其负向的承载力和刚度退化程度与定轴力试件相差不大,表明轴压力增加对试件损伤产生了不利影响,而在轴压力增加的不利影响和轴压力减小的有利影响的双重作用下,负向加载轴压力减小时,变轴力加载试件的损伤情况与定轴力加载试件无明显差异。(4)对比了变轴力加载和定轴力加载梁柱组合体试件的节点剪切变形和节点内梁纵筋滑移。结果表明,正向加载时,变轴力加载试件的节点剪应力与定轴力加载试件相差不大;负向加载时,变轴力加载试件的剪应力明显更小;变轴力加载试件正、负向的剪应变均更小是其普遍规律;贯穿节点的梁纵筋滑移亦明显受变轴力加载影响,变轴力加载试件的正、负向梁纵筋滑移均小于定轴力加载试件。
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