施工缺陷对RC框架梁柱节点力学性能的影响

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节点核心区受力复杂,是钢筋混凝土(RC)框架结构传力的关键部件。由于RC框架结构的梁、柱纵向钢筋及箍筋在节点处相交,所以节点核心区的钢筋分布非常密集,这将导致梁柱节点在施工中容易出现浇筑困难和振捣不密实的情况·,此外,节点施工受支模、钢筋绑扎等工序影响,易产生节点箍筋移位、箍筋缺失及纵筋露出等施工缺陷,这些施工缺陷将给RC梁柱节点以及整体结构的受力性能带来影响。现有节点试验及数值模拟研究大多围绕节点抗震性能研究、地震损伤模式和节点加固方法开展,关于节点施工缺陷影响的研究尚不充分,因此,研究施工缺陷对钢筋混凝土框架节点性能的影响具有十分重要的意义。总结了实际工程中梁柱节点施工缺陷的成因和特点,归纳和总结了现有节点传力机理及其计算方法。利用ABAQUS软件建立了带有节点漏浆、箍筋缺失等施工缺陷的RC框架梁柱节点有限元分析模型,在节点模型的梁端及柱端分别施加逐级增大的单向荷载,研究施工缺陷对梁柱节点力学性能的影响。研究结果表明,带施工缺陷节点模型在荷载作用下,钢筋应力分布较完好节点模型发生了明显的改变,完好节点模型的应力主要集中于梁端部,带缺陷节点模型的应力向节点核心区内部集中,钢筋在节点处发生屈服;通过对比带缺陷节点与完好节点在单向加载下的力与位移关系曲线知,带缺陷节点的承载能力低于完好节点;带施工缺陷节点在荷载作用下的横向变形大于完好节点,节点核心区的约束能力出现了下降,延性性能大大降低。基于ABAQUS有限元分析结果,利用SeismoStruct软件建立了考虑节点施工缺陷的一榀框架非线性分析模型,通过对其进行地震作用下的非线性动力时程分析,研究了节点施工缺陷对RC框架结构抗震性能的影响。分析结果表明,与完好框架结构相比,带节点施工缺陷框架结构的自振周期得到延长,带节点缺陷结构的各楼层位移响应均大于完好结构,说明考虑施工缺陷后,结构的刚度出现了降低;在多遇及罕遇地震作用下,完好结构的各层层间剪力均大于带节点缺陷结构,同时其各层层间位移小于带节点缺陷结构,说明带节点损伤模型的抗震能力明显降低。文中给出的考虑梁柱节点施工缺陷的RC框架结构简化杆系有限元分析模型的数值建模方法,可以通过折减缺陷节点连接单元的刚度来模拟节点缺陷对结构整体力学性能的影响,为实际工程中节点施工缺陷的评价以及加固方案的选取提供指导,具有一定的工程应用价值,同时也为进一步开展考虑梁柱节点施工缺陷的RC框架结构相关性能研究奠定了基础。
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