梁貫通式圓鋼管混凝土柱-混凝土梁邊節(jié)點的抗震性能*

陳慶軍 薛華 湯序霖? 左志亮 陳映瑞

（1.華南理工大學土木與交通學院，廣東 廣州 510640；2.華南理工大學亞熱帶建筑科學國家重點試驗室，廣東 廣州 510640）

梁貫通式圓鋼管混凝土柱-混凝土梁邊節(jié)點的抗震性能*

陳慶軍1，2薛華1湯序霖1?左志亮1，2陳映瑞1

（1.華南理工大學土木與交通學院，廣東 廣州 510640；2.華南理工大學亞熱帶建筑科學國家重點試驗室，廣東 廣州 510640）

通過4個梁貫通式圓鋼管混凝土柱-混凝土梁邊節(jié)點試件的低周反復荷載試驗，研究了此類型邊節(jié)點的抗震性能.試驗結果表明：隨著環(huán)梁與框架梁配筋率比值、環(huán)梁寬度與圓柱直徑比值的減小，試件破壞區(qū)域由框架梁根部向環(huán)梁轉移，并出現(xiàn)框架梁根部塑性鉸破壞、框架梁與環(huán)梁交界處破壞、環(huán)梁區(qū)破壞3種不同的破壞形式；梁貫通式節(jié)點的梁端內力能夠可靠傳遞至節(jié)點核心區(qū)，環(huán)梁節(jié)點可與框架梁、鋼管混凝土柱協(xié)調工作；按“強節(jié)點”設計試件塑性鉸出現(xiàn)在框架梁根部，滯回曲線飽滿，延性系數(shù)較大，環(huán)線剛度曲線呈下凹型趨于收斂，耗能能力也較大，體現(xiàn)出良好的抗震性能；通過合理設計的梁貫通式圓鋼管混凝土柱-混凝土梁邊節(jié)點受力安全可靠，可實現(xiàn)“強柱弱梁，節(jié)點更強”的抗震設計原則.

鋼管混凝土；邊節(jié)點；梁貫通式節(jié)點；抗震性能

鋼管混凝土結構具有優(yōu)越的受力性能和良好的經(jīng)濟效益，廣泛應用于高層建筑.鋼管混凝土柱-梁連接節(jié)點作為結構的關鍵部位一直受到研究人員的關注［1］.早期的研究主要集中于柱梁中節(jié)點，近期，研究者注意到了邊節(jié)點的力學性能與中節(jié)點存在差異，對鋼管混凝土柱-梁邊節(jié)點形式開展了試驗與理論研究.在鋼管混凝土柱與鋼梁連接節(jié)點方面，Park等［2］進行了7個方鋼管混凝土柱與寬翼緣鋼梁連接邊節(jié)點的低周反復荷載試驗，其中方鋼管混凝土柱外緣增設加強外環(huán)板；Zhang等［3］對加強外環(huán)板形式的圓鋼管混凝土柱與鋼梁邊節(jié)點進行低周反復荷載試驗；Han等［4］則考慮了樓板增強作用，進行了帶混凝土樓板的邊節(jié)點抗震性能分析；Nie等［5］對帶樓板的加強內環(huán)板形式的方鋼管混凝土柱與鋼梁連接的整榀框架進行試驗研究；在鋼管混凝土柱與混凝土梁連接節(jié)點方面，方小丹等［6-7］提出了柱鋼管貫通的抗剪環(huán)梁節(jié)點形式，并進行了邊節(jié)點與整體框架的試驗研究；王毅紅等［8］提出芯鋼管連接的節(jié)點形式，并進行了2個邊節(jié)點的加載試驗與有限元分析；Nie等［9］通過兩個梁貫通式的邊節(jié)點的低周反復荷載試驗，證明了梁貫通式節(jié)點具有良好的抗震性能.

目前常用的節(jié)點處理方式為：鋼管混凝土柱沿全高保持連續(xù)，通過加強環(huán)板、混凝土環(huán)梁等進行節(jié)點加強，并與鋼梁或混凝土梁進行連接.這造成了現(xiàn)場的焊接工作量大、構造相對復雜等問題.文獻［10-11］提出了一種梁貫通式的鋼管混凝土節(jié)點連接形式，柱鋼管在節(jié)點區(qū)域不連續(xù)，框架梁縱筋可貫通節(jié)點，柱鋼管不連續(xù)而導致其軸向承載力的下降通過在節(jié)點區(qū)域增設混凝土環(huán)梁進行加強.該節(jié)點連接構造形式簡單、施工方便.文獻［12］通過6個柱-梁中節(jié)點試件的低周反復荷載試驗，證明經(jīng)過合理設計的節(jié)點，可滿足“強柱弱梁，節(jié)點更強”的抗震原則［13］.為推廣該節(jié)點形式的應用，本研究將通過4個邊節(jié)點的低周反復荷載試驗，對節(jié)點的抗震性能展開研究，完善該節(jié)點形式的抗震設計理論.

1 試驗概況

共設計如圖1所示的梁貫通式圓鋼管混凝土柱-混凝土梁邊節(jié)點試件4個，試件主要參數(shù)為環(huán)梁與框架梁縱筋配筋率之比（ρbr/ρbf）、環(huán)梁寬度與圓柱直徑之比（b/d），圖中非長度標注的數(shù)字表示應變片的編號.圖中Asc、As、Asv、Asr分別為柱插筋、框架梁縱筋、框架梁箍筋、環(huán)梁環(huán)筋的配筋量.

圖1 梁貫通式圓鋼管混凝土柱-混凝土梁邊節(jié)點試件（單位：mm）Fig.1 The specimens of exterior through-beam joint between concrete-filled steel tubular column and reinfoced concrete beam（Unit：mm）

柱鋼管在節(jié)點區(qū)域內完全斷開，并配置水平環(huán)筋以加強其受力性能，試件命名為S1、S2、S3、S4.其中試件S1為正常配筋試件，以考察該形式邊節(jié)點的抗震性能；試件S2-S4逐漸提高框架梁縱筋的配筋率，并通過減少環(huán)梁寬度、降低環(huán)梁內水平環(huán)筋和鋼管柱內縱向插筋的配筋率等方式弱化節(jié)點，以期出現(xiàn)節(jié)點區(qū)或鋼管混凝土柱的破壞形式，從而考察不同破壞形式下的力學性能.試件截面尺寸及配筋等具體參數(shù)見表1，采用的鋼材的力學性能見表2.現(xiàn)場施工時，為簡化施工，節(jié)點區(qū)與框架梁采用相同強度混凝土同時澆筑.考慮此因素并結合試驗室加載裝置能力后，確定本次試驗試件鋼管柱內混凝土強度等級為C25，節(jié)點區(qū)與梁采用較低強度混凝土同時澆筑，設計強度等級為C20.由于施工偏差使混凝土的實測強度略低，其中鋼管柱內混凝土立方體的實測強度為19.73MPa，節(jié)點區(qū)與框架梁混凝土的實測強度為15.0MPa.

表1 試件參數(shù)1）Table 1 Parameters of the specimen

表2 鋼材力學性能Table 2 Material properties of the steel

試驗采用擬靜力試驗方法.先在柱頂施加恒定荷載（1800 kN），而后在梁端施加反對稱荷載.梁端反對稱加載制度見圖2.梁端加載點與柱軸線間距離為1500mm.

在試件的節(jié)點環(huán)筋、梁縱向鋼筋上粘貼電阻應變片，測量鋼筋應變值以研究節(jié)點力學性能；并在鋼管柱內插筋上粘貼電阻應變片，考察節(jié)點的整體性.試件上的電阻應變片的布置見圖1.

圖2 梁端反對稱加載制度Fig.2 The anti-symmetric loading system in the end of beam

2 試驗結果及討論

2.1 破壞形態(tài)

從試驗現(xiàn)象來看，試件呈現(xiàn)出3種不同的破壞形態(tài)，其中試件S1、S2各有不同，而試件S3、S4比較類似.3種不同破壞形態(tài)的照片如圖3所示.

2.1.1 框架梁根部塑性鉸破壞

加載過程中，梁根部的上下裂縫交匯形成交叉裂縫；隨著荷載的增大，框架梁上靠近環(huán)梁位置的裂縫斜向延伸進入環(huán)梁，但數(shù)量較少且裂縫寬度非常小；峰值荷載時，框架梁上的交叉裂縫寬度非常大，裂縫表面以及交叉裂縫上下三角形區(qū)域的混凝土壓碎、剝落.部分梁縱向鋼筋、箍筋屈服，但環(huán)筋基本沒有屈服，環(huán)梁幾乎沒有破壞.試件S1的破壞形態(tài)屬于此種破壞.

圖3 各試件的破壞形態(tài)Fig.3 Failuremode of specimens

2.1.2 框架梁與環(huán)梁交界處破壞

框架梁根部的裂縫斜向進入環(huán)梁，在框架梁和環(huán)梁交界處也形成了十字交叉裂縫；隨著荷載的增大，框架梁上不再出現(xiàn)新的裂縫，而框架梁與環(huán)梁交界處的十字交叉裂縫越來越寬；最后，環(huán)梁與框架梁交界處的上下部混凝土壓碎、剝落，環(huán)筋和梁縱筋局部外露，梁縱筋和部分環(huán)筋屈服.塑性鉸主要出現(xiàn)在環(huán)梁與框架梁的交界處，出現(xiàn)這種破壞形態(tài)的是試件S2.

2.1.3 環(huán)梁區(qū)破壞

梁根部的裂縫比較早斜向進入環(huán)梁，同時環(huán)梁區(qū)側面不斷出現(xiàn)徑向裂縫.裂縫發(fā)展不僅局限于環(huán)梁靠近框架梁的位置，而是布滿了整個環(huán)梁；最后，環(huán)梁上的斜裂縫越來越寬，靠近框架梁根部的環(huán)梁混凝土壓碎、剝落，梁縱向鋼筋屈服，環(huán)筋也有很大一部分屈服.發(fā)生這種塑性鉸位于環(huán)梁上的破壞的是S3和S4.

綜上所述，由于ρbr/ρbf的不同，試件破壞時塑性鉸的位置逐漸由框架梁根部移向節(jié)點環(huán)梁，從而出現(xiàn)了3種不同的破壞形態(tài)，這與前期完成的中節(jié)點在低周反復荷載下的破壞規(guī)律相似［12］.正是不同的節(jié)點設計原則導致了不同的破壞形態(tài).

2.2 荷載-位移滯回曲線

圖4 各試件的荷載-位移滯回曲線Fig.4 Load-displacement hysteresis loops of specimens

各試件的荷載（P）-位移（Δ）滯回曲線如圖4所示.由圖4可見，試件S1的滯回曲線為梭形，試驗結束時曲線未出現(xiàn)弓形和反S形，隨著位移的增大，耗能顯著增大，表明正常設計的環(huán)梁邊節(jié)點在低周反復作用下，環(huán)梁基本保持完好，內部鋼筋粘結滑移量也小，具有良好的抗震性能；試件S3和S4隨著加載級數(shù)的增大，滯回曲線出現(xiàn)反S形或是Z形，這是由于試件在加載過程中環(huán)梁嚴重開裂、內部鋼筋滑移加劇所造成，表明其耗能能力較差.試件S2的加載曲線形狀則介于上述兩者之間.

2.3 應變分析

2.3.1 環(huán)梁水平環(huán)筋荷載-應變滯回曲線特點

圖5給出了試件S1、S4環(huán)筋在反復荷載作用下的荷載（P）-應變（ε）曲線.

為了描述方便，將位于框架梁軸線上近力側的環(huán)筋位置稱為0°位置，遠力側為180°位置，環(huán)梁中部為90°位置.由圖5可見：試件S1的應變較小，而出現(xiàn)節(jié)點破壞的試件S4的環(huán)筋在加載的后期達到了屈服極限.同層環(huán)筋中，不同試件在內外環(huán)90°位置的應變規(guī)律并不一致；其中試件S1在90°位置外環(huán)的應變較內環(huán)的大，而試件S4則是外環(huán)的應變較內環(huán)的小.這是因為梁端受力部分通過框架梁縱筋直線傳遞，并沿徑向擴散，使環(huán)筋中部位置受力；同時，梁端受力部分沿著環(huán)筋從0°位置環(huán)向傳遞.試件S4加載后期節(jié)點混凝土開裂嚴重，使得環(huán)筋的導載作用更明顯.

圖5 環(huán)梁環(huán)筋荷載-應變滯回曲線Fig.5 Load-strain hysteresis curves of the steel bars in the ring beam

2.3.2 框架梁縱筋應變分析

圖6為試件S1和S4的框架縱筋測點應變變化曲線，圖中橫坐標x表示應變測點與柱軸線之間的距離.

從圖6可見：試件S1加載后期的最大拉應變出現(xiàn)在框架梁根部，而試件S4的最大受拉應變出現(xiàn)在節(jié)點核心區(qū)內，這與觀測到的試件破壞形態(tài)相吻合；隨著峰值位移的加大，縱筋拉應變增長明顯，而壓應變增長相對緩慢，這是由于混凝土開裂后，彎矩作用下受拉鋼筋承擔全部的拉力，而受壓區(qū)混凝土裂縫閉合，仍可承擔部分壓力，因此縱筋壓力增長較小；加載后期，試件S4縱筋受拉卸載后，殘余變形很大，出現(xiàn)了應變零點由節(jié)點核心區(qū)向框架梁發(fā)展的趨勢，并且該趨勢與前期完成的中節(jié)點相比更加得明顯［12］，這說明縱筋粘結應力嚴重退化，產(chǎn)生了明顯的粘結滑移，因此，在實際工程中，對于此邊節(jié)點更應確保梁縱筋在節(jié)點內有足夠的錨固長度，或者采用相應的加強錨固措施.

圖6 梁縱向鋼筋應變變化曲線Fig.6 Variation curves of strains of longitudinal steel bar of the RC beam

2.3.3 鋼管混凝土柱中縱向插筋應變特點

圖7中以試件S1、S3為例給出了鋼管柱內插筋應變沿豎向變化的曲線.圖中縱坐標y表示應變測點與梁軸線之間的距離.

從圖7可見：試件S1的縱向插筋均未屈服，在反復荷載作用下，柱插筋應變交替拉壓變化；加載過程中，試件S1的插筋最大應變始終出現(xiàn)在鋼管柱內.而試件S3的柱縱向插筋在加載過程中部分測點達到屈服（加載位移30mm時），最大應變出現(xiàn)在節(jié)點內部，節(jié)點外測點應變則相對較??；隨著荷載的增大，插筋的殘余變形逐漸增大，插筋在節(jié)點區(qū)域出現(xiàn)了全部受拉的現(xiàn)象，這與前期完成的中節(jié)點試驗存在明顯差異［12］，在中節(jié)點低周反復荷載試驗中，節(jié)點破壞試件的插筋以受壓為主.這表明在正常設計的試件中，插筋可以承擔部分荷載，并可靠傳遞至上下鋼管混凝土柱；而對于節(jié)點較弱的情況，邊節(jié)點插筋將比中節(jié)點承擔更大的荷載作用，因此后期的粘結破壞現(xiàn)象也更加嚴重，因此應適當提高插筋的配筋率.

圖7 鋼管柱插筋應變沿豎向變化曲線Fig.7 Variation curves of strains of column longitudinal steel bar

2.4 抗震性能分析

2.4.1 延性

根據(jù)文獻［14］的方法計算得到試件的屈服荷載并確定其對應的屈服位移，取下降段85%峰值承載力所對應的位移為極限位移［15］，并計算試件的延性系數(shù)，匯總于表3中.

由表3可見：試件S3、S4加載過程骨架曲線未出現(xiàn)下降，其極限荷載、極限位移取試驗停止前的最大數(shù)據(jù)進行保守計算.從表3的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，本次試驗中試件S1的延性最好（3.21）；試件S3、S4的位移延性最差（2.10，2.70）

2.4.2 強度退化

在位移幅值不變的條件下，結構或構件承載力隨荷載反復循環(huán)次數(shù)的增加而降低的特性稱為強度退化.結構或構件的強度退化可以用第二、第三循環(huán)強度退化系數(shù)來衡量，其表達式為

表3 主要特征點的試驗結果Table 3 Main test results of characteristic points

圖8為試件的第二循環(huán)強度退化系數(shù)曲線.

圖8 試件的第二循環(huán)強度退化系數(shù)曲線Fig.8 Strength degradation curves of the 2ndcycle of the specimens

由圖8可見：各試件的強度退化系數(shù)基本都在0.9以上，不同加載等級中各循環(huán)的承載力并沒有大幅度下降，總體上試件的強度退化現(xiàn)象并不明顯；所有試件在前兩個位移加載級中，試件的強度基本沒有變化（0.99～0.96）；在第三加載級中，試件S2仍然保持在0.97，試件S3、S4的強度系數(shù)略有下降（0.91～0.92）.這正是破壞形態(tài)的不同導致了強度退化程度的差異.

2.4.3 剛度退化

結構或構件在不同位移控制點下的剛度退化可以用環(huán)線剛度Kj來表示：

圖9為試件的環(huán)線剛度曲線圖.由圖9可見：隨著荷載的增大，試件的環(huán)線剛度呈下降趨勢；除試件S3外，其余試件環(huán)線剛度曲線開始階段下降較快，后期逐漸趨于緩和，整體收斂呈下凹形狀；試件S3環(huán)線剛度明顯不同，開始階段退化不明顯，后期迅速下降，曲線出現(xiàn)不收斂的上凸形.

圖9 試件環(huán)線剛度曲線Fig.9 Stiffness curves of specimens

2.4.4 耗能能力

由各試件的滯回曲線可計算第一周加載循環(huán)的等效粘滯阻尼系數(shù)ξeq［12］，并繪制出各試件的等效粘滯阻尼系數(shù)曲線，如圖10所示.

圖10 等效粘滯阻尼系數(shù)曲線Fig.10 The curves of equivalent viscous damping indexes

由圖10可見：除了試件S4的第七級加載外，各個試件的等效粘滯阻尼系數(shù)均隨著加載位移的增大而不斷變大；所有試件在第一級位移下的等效粘滯阻尼系數(shù)都很小，均不大于0.04，當加載到第二級位移時，各個試件的等效粘滯阻尼系數(shù)都有了不同幅度的增加，其中試件S1增幅最大，試件S3、S4增幅則小很多.

3 結論

通過對4個梁貫通式圓鋼管混凝土柱-混凝土梁邊節(jié)點試件的低周反復加載試驗，得到如下主要結論：

（1）正常設計的梁貫通式圓鋼管混凝土柱-混凝土梁邊節(jié)點在低周反復荷載作用下的受力性能良好，驗證了該節(jié)點形式可應用于組合結構的邊節(jié)點.

（2）根據(jù)環(huán)梁與框架梁配筋率比值、環(huán)梁寬度與圓柱直徑比值、柱插筋等試驗參數(shù)設計的試件在加載過程中出現(xiàn)了3種不同的破壞形態(tài)：“強節(jié)點”試件出現(xiàn)框架梁根部的塑性鉸破壞，“節(jié)點較弱”試件出現(xiàn)框架梁與環(huán)梁交界處的破壞，“弱節(jié)點”試件出現(xiàn)環(huán)梁區(qū)破壞.表明通過合理的設計，可以實現(xiàn)“強柱弱梁，節(jié)點更強”的抗震設計原則.

（3）試件應變分析表明，梁貫通式節(jié)點的梁端內力能夠可靠傳遞至節(jié)點核心區(qū)，在節(jié)點區(qū)斷開的柱鋼管內設置柱插筋能有效地傳遞柱端彎矩，鋼筋混凝土環(huán)梁對鋼管斷開部分的混凝土核心區(qū)可以形成有效的約束，各部分協(xié)調工作，通過合理設計的試件受力安全可靠.

（4）節(jié)點的破壞形態(tài)決定了其抗震性能.按“強節(jié)點”設計的節(jié)點，其滯回曲線較為飽滿，骨架曲線達到最大承載力后下降不明顯，延性系數(shù)大，環(huán)線剛度曲線呈下凹收斂，歸一化滯回耗能也較大，其抗震性能良好；而按照“弱節(jié)點”設計的節(jié)點，其滯回曲線捏縮現(xiàn)象很嚴重，骨架曲線在到達最大承載力后下降較快，延性系數(shù)較小，環(huán)線剛度曲線呈上凸型，歸一化滯回耗能也較小，其抗震性能差；按照“節(jié)點較弱”設計的節(jié)點，抗震性能介于上述兩者之間.

［1］ 蔡健，黃泰赟.鋼管混凝土柱節(jié)點的應用現(xiàn)狀和存在問題［J］.建筑結構，2001，31（7）：8-10. Cai Jian，Huang Tai-yun.The application status and existing problems of the CFST joints in high-rise building［J］.Building Structure，2001，31（7）：8-10.

［2］ Park JW，Kang SM，Yang SC.Experimental studies of wide flange beam to square concrete-filled tube column joints with stiffening plates around the column［J］.Journal of Structural Engineering，1005，131（12）：1866-1876.

［3］ Zhang D，Gao S，Gong J.Seismic behaviour of steel beam to circular CFST column assemblies with external diaphragms［J］.Journal of Constructional Steel Research，2012，76：155-166.

［4］ Han L H，LiW.Seismic performance of CFST column to steel beam joint with RC slab：experiments［J］.Journal of Constructional Steel Research，2010，66（11）：1374-1386.

［5］ Nie J G，Huang Y，Yi W J，et al.Seismic behavior of CFRSTC composite frames considering slab effects［J］. Journal of Constructional Steel Research，2012，68（1）：165-175.

［6］ 周棟梁，錢稼茹，方小丹，等.環(huán)梁連接的RC梁-鋼管混凝土柱框架試驗研究［J］.土木工程學報，2004，37（5）：7-15. Zhou Dong-liang，Qian Jia-ru，F(xiàn)ang Xiao-dan，et al.Experimental study on a RC beam-STCC column frame with RC ring beam connectors［J］.China Civil Engineering Journal，2004，37（5）：7-15.

［7］ 方小丹，黃圣鈞，李少云，等.RC梁-圓鋼管混凝土柱節(jié)點環(huán)梁承載力設計方法［J］.建筑結構學報，2008，29（5）：20-33. Fang Xiao-dan，Huang Sheng-jun，Li Shao-yun，et al.Design method of RC beam-STCC column joint connected with ring beam［J］.Journal of Building Structures，2008，29（5）：20-33.

［8］ 王毅紅，蔣建飛，周緒紅，等.芯鋼管連接的鋼管混凝土半連通邊節(jié)點試驗研究［J］.土木工程學報，2007，39（12）：54-59. Wang Yi-hong，Jiang Jian-fei，Zhou Xu-hong，et al.Experimental study on semi-connected edge joint with core steel tube in CFST［J］.China Civil Engineering Journal，2007，39（12）：54-59.

［9］ Nie J，Bai Y，CaiC S.New connection system for confined concrete columns and beams（I）：experimental study［J］. Journal of Structural Engineering，2008，134（12）：1787-1799.

［10］ 陳慶軍，蔡健，林遙明，等.柱鋼管不直通的新型鋼管混凝土柱-梁節(jié)點（Ⅱ）——軸壓下采用環(huán)形鋼筋加強鋼管不直通的節(jié)點區(qū)的性能［J］.華南理工大學學報：自然科學版，2002，30（12）：58-61. Chen Qing-jun，Cai Jian，Lin Yao-ming，et al.New concrete filled steel tubular（CFST）column-beam jointwith discontinuous column tube（Ⅱ）：behavior at joint zonestrengthened by reinforcing ring bars under axial loading［J］.Journal of South China University of Technology：Natral Science Editin，2002，30（12）：58-61.

［11］ 陳慶軍，蔡健，徐剛，等.節(jié)點區(qū)柱鋼管不全貫通式鋼管混凝土柱-梁節(jié)點區(qū)的受壓試驗研究［J］.華南理工大學學報：自然科學版，2008，36（6）：10-16. Chen Qing-jun，Cai Jian，Xu Gang，et al.Experimental research on the new type of concrete filled steel tubular column-beam joint under compression［J］.Journal of South China University of Technology：Natral science cditim，2008，36（6）：10-16.

［12］ 陳慶軍，蔡健，楊平，等.節(jié)點區(qū)柱鋼管不貫通式鋼管混凝土柱-梁節(jié)點抗震性能［J］.土木工程學報，2009，42（12）：33-42. Chen Qing-jun，Cai Jian，Yang Ping，et al.Seismic behavior of concrete filled steel tubular column-beam joints with discontinuous column tubes［J］.China Civil Engineering Journal，2009，42（12）：33-42.

［13］ GB 50010—2010，混凝土結構設計規(guī)范［S］.

［14］ Harada Y，Morita K.Design of wide-flange section column-to-split-tee tensile connection with high-strength bolts［J］.Journal of Structural Engineering，2007，133（3）：335-345.

［15］ 過鎮(zhèn)海，時旭東.鋼筋混凝土原理和分析［M］.北京：清華大學出版社，2003.

Seism ic Behavior of Exterior Through-Beam Joint Between Concrete-Filled Steel Tubular Columns and Reinforced Concrete Beams

Chen Qing-jun1，2Xue Hua1Tang Xu-lin1Zuo Zhi-liang1，2Chen Ying-rui1
（1.School of Civil and Transportation Engineering，South China University of Technology，Guangzhou 510640，Guangdong，China；2.State Key Laboratory of Subtropical Building Science，Guangzhou 510640，Guangdong，China）

The low-cycle reversed loading experiments of four specimenswere conducted to investigate the seismic behavior of the exterior through-beam joint between concrete-filled steel tubular（CFST）columns and reinforced concrete beams.Experimental results show that（1）as the relative reinforcement ratio（the reinforcement ratio of ring beam/the reinforcement ratio of frame beam）and the relative radiowidth ratio（thewidth of ring beam/the diameter of steel tube）decrease，the plastic hinge transfers from the frame beam to the ring beam，and three failure modes occur，which includes the failure at the frame beam root，the failure at the connection of the frame beam and the ring beam and the failure in the ring beam；（2）the internal force at the roots of the beams can be reliably transmitted to the joint，and the joint can work coordinately with the frame beam and the CFST column；and（3）for the specimens designed on the basis of the principle of“Strong Joint”，the plastic hinge appears at the frame beam root with plump hysteretic curves，relatively large ductility coefficient，concave and convergent stiffness curves and excellent energy dissipation ability，whichmeans that the seismic behavior is good.Therefore，the exterior through-beam joint obtained through reasonable design is safe and reliable under stress，and it can realize the anti-seismic design principle of“Strong Column with Weak Beam is，Stronger in Joints”.

concrete-filled steel tubular；exterior joint；through-beam joint；seismic behavior

TU398

10.3969/j.issn.1000-565X.2015.07.006

1000-565X（2015）07-0033-09

2014-12-02

國家自然科學基金青年基金資助項目（51408230）；廣東省自然科學基金資助項目（S2013040015140）；亞熱帶建筑科學國家重點實驗室自主研究課題（2015ZC18）；華南理工大學中央高?；究蒲袠I(yè)務費專項資金資助項目（2014ZZ0026）

Foundation items：Supported by the Youth Foundation of the National Natural Science Fundation of China（51408230）and the Natural Science Foundation of Guangdong Province of China（S2013040015140）

陳慶軍（1975-），男，副教授，主要從事結構理論、結構仿真分析等研究.E-mail：qjchen@scut.edu.cn

?通信作者：湯序霖（1986-），男，博士后，主要從事結構工程等研究.E-mail：ctxulintang@scut.edu.cn