配置带锚固板的500MPa钢筋的框架中间层端节点抗震性能试验及研究

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目前我国钢筋混凝土结构普遍应用的非预应力钢筋强度为300~400MPa,比发达国家低1~2个等级。为节约资源,实现我国经济可持续发展,尽快使我国混凝土结构用钢筋实现与国际接轨,在我国工程界中急需推广和应用更高强度的钢筋。另外,由于当今工程界普遍地采用带90°标准弯钩的纵筋锚固方式,造成锚固区域钢筋的拥挤,以及在构造上出现的困难。面对这些问题,我们采用非常有实用潜力的钢筋带锚固板的锚固方式来解决钢筋拥挤和构造困难的问题。目前国外所做的一系列采用锚固板锚固的试验,均使用的是强度低于60000psi(413.9MPa)的钢筋,而实际上缺乏带锚固板的高强钢筋的锚固性能试验数据。为尽快将带锚固板的高强钢筋纳入工程建设标准中,需要对配有带锚固板的各类500MPa钢筋混凝土构件的受力及抗震性能进行检验,并将采用锚固板锚固和90°标准弯钩锚固的特点进行对比,为锚固板锚固应用于实际工程提供设计建议。本研究集体针对配置带锚固板的500MPa钢筋的框架节点的抗震性能进行了一系列试验研究,本文所进行的中间层端节点试验为其中的一部分。本文进行了4个配置带锚固板的500MPa钢筋接近足尺的中间层端节点组合体的低周反复加载试验。试件中,梁筋端头的锚固板锚固在节点内,且每个试件的梁筋锚固长度取0.4 l aEt( l aEt为直钢筋抗震锚固长度的试验取值)和0.5h c + 5db( hc为柱截面高; d b为梁筋的公称直径)两者的较大值。三种直径梁纵筋的锚固板相对承压面积取值约为4.5。通过对不同剪压比、不同轴压比以及不同节点配箍特征值下梁柱组合体抗震性能的分析得出以下主要结论:①.完成了一系列梁筋采用锚固板锚固的节点区为高剪压比、中剪压比试件,组合体在节点剪切失效时所达到的位移延性相对较小(小于或等于3),表现出不够理想的综合抗震性能。组合体在节点剪切失效时所达到的层间位移角在0.05~0.07之间,较采用90°弯钩锚固试件的节点失效时的层间位移角偏大;②.对试验实测结果的整理分析可知,按照规范锚固长度限制条件设计的梁筋锚固长度取0.4 l aEt和0.5 hc + 5db较大值的试件,梁筋的粘结性能较差,和已完成的梁筋采用90°弯钩的试件相比,同剪压比、同节点配箍特征值条件下,节点混凝土损伤严重,节点区斜向压溃的进程更快,在加载中后期,组合体有沿斜裂缝劈开的现象,滞回线的耗能能力相对较差。③.因采用锚固板锚固试件的屈服应变比采用90°弯钩锚固试件的屈服应变包含更多的节点区斜裂缝等因素的贡献,所以构件的屈服位移相对较大,组合体所能达到的位移延性系数相对较小。④.根据本研究团队已经完成的12个配置带锚固板的500MPa钢筋的框架节点和6个配置500MPa钢筋采用90°弯钩锚固的中间层端节点梁柱组合体试验,分析了在剪压比、轴压比以及节点配箍特征值等因素的影响下梁筋的粘结退化规律,提出了受钢筋强度、混凝土强度、剪压比和轴压比等参数影响的梁筋锚固长度的初步设计建议。⑤.用有限元分析软件ABAQUS尽可能地模拟了真实的试验试件,给出了模型节点区在弹性段时的主压应力(最小主应力)云图,初步分析了带锚固板钢筋的锚固特性对节点内应力传递的影响。此外,在模拟试件ZDM-1和ZDM-2的模型中,选取梁筋净间距为变量,初步分析梁筋净间距的大小对节点内锚固传力及斜裂缝发展的影响。
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