采用扇叶形锚固板的非对称配钢SRC节点抗震性能研究

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型钢混凝土(Steel Reinforced Concrete,SRC)结构兼有混凝土结构与钢结构二者的优势,被普遍应用于现代高层建筑物中。在型钢混凝土结构的边部及角部,常采用的对称十字形配钢形式SRC节点,通过在柱型钢外翼加设钢牛腿配合焊接梁纵筋或在柱型钢腹板上开孔结合梁纵筋穿过孔洞弯起钢筋来满足锚固长度要求,该方法存在焊接质量难以保证、削弱钢材强度等问题。本文提出了采用扇叶形锚固板的非对称配钢SRC节点,在梁侧柱型钢翼缘向柱中心缩进的同时,梁纵筋通过扇叶形锚固板进行锚固,该节点可避免梁纵筋焊接及穿孔,同时又能满足锚固长度的要求。主要研究内容和结论如下:(1)提出了适用于非对称配钢SRC节点的扇叶形锚固板及其设计方法,并研究了带扇叶形锚固板钢筋的锚固性能。通过拉拔试验研究了带扇叶形锚固板钢筋的锚固传力机理以及滑移特征,并分析了锚固方式、锚固长度、钢筋直径等参数对带扇叶形锚固板钢筋锚固性能的影响。研究表明:锚固长度显著影响试件的破坏模式,建议混凝土强度为C40、HRB400钢筋直径为16mm和18mm时,带扇叶形锚固板钢筋锚固长度大于8d,研究结果为其在非对称配钢SRC节点中的应用奠定基础。(2)阐明了采用扇叶形锚固板的非对称配钢SRC节点锚固性能。通过拟静力试验和数值模拟揭示了带扇叶形锚固板梁筋的传力机理以及滑移特征,结果表明采用扇叶形锚固板的非对称配钢SRC节点未发生锚固失效破坏;研究了混凝土强度等级、钢筋强度、锚固长度等因素对采用扇叶形锚固板的非对称配钢SRC节点锚固性能的影响,建议钢筋为HRB400、混凝土强度为C40和C50时,锚固长度分别取8d和7d;钢筋强度不高于HRB400时,锚固长度建议大于等于8d。研究结果可为修订锚固相关规范提供参考。(3)研究了采用扇叶形锚固板的非对称配钢SRC节点抗震性能。研究了锚固方式、配钢形式、含钢率、有无钢牛腿、轴压比等参数对采用扇叶形锚固板非对称配钢SRC节点的抗震性能影响。研究表明:锚固方式和配钢形式对SRC节点承载力和抗震性能影响较小;采用扇叶形锚固板的非对称配钢SRC节点表现出和传统焊接及穿孔锚固的节点相近的抗震性能;建议应用带扇叶形锚固板的非对称配钢SRC节点时,无需保留钢牛腿,轴压比不宜超过0.6。研究成果可为非对称配钢SRC节点的工程应用提供参考。
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