鋼骨超高強(qiáng)混凝土框架邊節(jié)點(diǎn)抗震性能試驗(yàn)研究

賈金青 ,劉偉,涂兵雄

(1.大連理工大學(xué) 海岸和近海工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 大連 116024; 2.華僑大學(xué) 土木工程學(xué)院，福建 廈門 361021)

鋼骨超高強(qiáng)混凝土框架邊節(jié)點(diǎn)抗震性能試驗(yàn)研究

賈金青1,劉偉1,涂兵雄2

(1.大連理工大學(xué) 海岸和近海工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 大連 116024; 2.華僑大學(xué) 土木工程學(xué)院，福建 廈門 361021)

為研究鋼骨超高強(qiáng)混凝土框架邊節(jié)點(diǎn)的抗震性能，開展了6個(gè)鋼骨超高強(qiáng)混凝土框架邊節(jié)點(diǎn)試件的低周反復(fù)加載試驗(yàn)。試件設(shè)計(jì)參數(shù)為軸壓比、配箍率。針對(duì)不同設(shè)計(jì)參數(shù)試件的破壞形態(tài)、延性、耗能能力、抗剪承載力及箍筋應(yīng)變等進(jìn)行了分析，得到了各設(shè)計(jì)參數(shù)的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明：軸壓比對(duì)鋼骨超高強(qiáng)混凝土邊節(jié)點(diǎn)抗震性能的影響以0.38為分界點(diǎn)，隨著軸壓比增大，節(jié)點(diǎn)組合體破壞形態(tài)由彎剪破壞轉(zhuǎn)變?yōu)樾∑氖軌浩茐?，其?jié)點(diǎn)核心區(qū)水平抗剪承載力在試驗(yàn)軸壓比區(qū)間內(nèi),也表現(xiàn)為先增大后下降的變化規(guī)律。該研究結(jié)果為鋼骨超高強(qiáng)混凝土框架節(jié)點(diǎn)抗震設(shè)計(jì)提供了重要依據(jù)。

鋼骨超高強(qiáng)混凝土；延性；承載力；軸壓比

近年來，隨著鋼骨超高強(qiáng)混凝土框架結(jié)構(gòu)在高層及超高層建筑中的廣泛應(yīng)用[1-2]，其抗震性能逐漸引起重視。由于超高強(qiáng)混凝土的脆性及截面破壞特征，混凝土一旦開裂，裂縫面光滑，骨料咬合作用削弱明顯，對(duì)抗剪機(jī)制產(chǎn)生影響。而梁柱節(jié)點(diǎn)作為影響整體結(jié)構(gòu)抗震性能的重要構(gòu)件，其抗震性能與抗剪性能有必要在混凝土強(qiáng)度提高的前提下開展進(jìn)一步研究。在國(guó)內(nèi)外諸多規(guī)范的梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中，軸壓比對(duì)節(jié)點(diǎn)抗震性能的影響規(guī)律一直存在爭(zhēng)議[3-5]。例如JGJ(2001)與SNZ(1995)認(rèn)為增大軸壓比能提高構(gòu)件承載力；而ACI(2002)則認(rèn)為軸壓比對(duì)構(gòu)件承載力的影響可忽略。國(guó)內(nèi)外大量試驗(yàn)表明[6-12]，軸壓比與體積配箍率是影響梁柱節(jié)點(diǎn)抗震性能的重要因素，閆長(zhǎng)旺[4]開展鋼骨超高強(qiáng)混凝土框架中節(jié)點(diǎn)抗震性能試驗(yàn)研究，研究表明：隨著軸壓比增大，中節(jié)點(diǎn)的極限荷載提高，而其延性及耗能能力降低。薛建陽(yáng)[5]通過進(jìn)行8個(gè)鋼骨混凝土梁柱中節(jié)點(diǎn)低周往復(fù)試驗(yàn),得出結(jié)論：軸壓比是影響鋼骨混凝土框架節(jié)點(diǎn)的重要參數(shù)，隨著軸壓比的增大，節(jié)點(diǎn)抗裂度與抗剪承載力提高，但并非無限制，當(dāng)軸壓比很大時(shí)，節(jié)點(diǎn)的破壞形態(tài)由剪切破壞轉(zhuǎn)化為受壓破壞。Lin等[6]通過對(duì)15個(gè)不同軸壓比下的鋼筋混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)進(jìn)行低周往復(fù)試驗(yàn)，研究了軸壓比對(duì)構(gòu)件承載力的影響，也得到了承載力隨軸壓比變化的相同規(guī)律。

由此可見，針對(duì)軸壓比對(duì)鋼骨超高強(qiáng)混凝土節(jié)點(diǎn)抗震性能的研究仍然有限且影響規(guī)律仍存在爭(zhēng)議。另外，由于框架邊節(jié)點(diǎn)傳力機(jī)制與中節(jié)點(diǎn)有明顯區(qū)別，且針對(duì)鋼骨超高強(qiáng)混凝土框架邊節(jié)點(diǎn)的抗震性能尚缺少足夠的試驗(yàn)研究及理論分析。因此，本文在前人成果的基礎(chǔ)上，研究了不同軸壓比與體積配箍率下鋼骨超高強(qiáng)混凝土框架邊節(jié)點(diǎn)的破壞形態(tài)、延性、耗能能力、承載力及節(jié)點(diǎn)核心區(qū)箍筋應(yīng)變規(guī)律,提出軸壓比對(duì)節(jié)點(diǎn)抗剪承載力影響的分界點(diǎn)，建議在抗震設(shè)計(jì)中應(yīng)予以考慮不同軸壓比變化范圍內(nèi)鋼骨超高強(qiáng)混凝土邊節(jié)點(diǎn)抗震性能與抗剪性能的變化規(guī)律。

1 試驗(yàn)概況

1.1 試件設(shè)計(jì)

框架結(jié)構(gòu)在水平地震作用下，梁柱節(jié)點(diǎn)周邊的彎矩情況如圖1所示。本次試驗(yàn)選取常規(guī)HSRUHSC框架結(jié)構(gòu)中相鄰梁柱反彎點(diǎn)之間的典型單元作為研究對(duì)象。

圖1 節(jié)點(diǎn)組合體示意圖Fig.1 Reinforcement diagram of joint assembly

軸壓比選擇0.25、0.38、0.45三個(gè)等級(jí)。

本次試驗(yàn)共設(shè)計(jì)6個(gè)試件，試件的截面尺寸完全相同，節(jié)點(diǎn)區(qū)箍筋采用HPB300級(jí)Φ6鋼筋，其他區(qū)域箍筋采用HRB400級(jí)Φ6螺紋鋼筋，鋼骨采用普通熱軋鋼骨Q235。各試件試驗(yàn)參數(shù)如表1。試件尺寸及配筋情況如圖2所示。

表1 試件基本參數(shù)

1.2 材料性能

試件和混凝土試塊采用同等條件養(yǎng)護(hù)，實(shí)測(cè)混凝土立方體抗壓強(qiáng)度平均值為 105MPa,實(shí)測(cè)鋼筋、鋼骨力學(xué)性能見表 2。

表2 鋼材力學(xué)性能

圖2 試件尺寸及配筋Fig.2 Reinforcement details of specimens

1.3 試件加載方案

本次試驗(yàn)采用擬靜力加載，如圖3所示。柱頂采用液壓千斤頂施加軸向恒定荷載，梁端為自由端，采用30t千斤頂施加等量反對(duì)稱低周往復(fù)荷載。加載制度采用力-位移混合控制，試件在達(dá)到屈服位移前采用荷載控制，達(dá)到屈服位移后采用位移控制，按照屈服位移的倍數(shù)分級(jí)加載，直至梁端荷載下降至極限荷載的85%或試件失去承載力為止。加載制度如圖4所示。

1.4 測(cè)點(diǎn)布置

試驗(yàn)前，將所用位移計(jì)標(biāo)定好，并在相應(yīng)測(cè)點(diǎn)處貼好電阻應(yīng)變計(jì)。試驗(yàn)過程中，采用imc64通道GRONOS PL-8數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集梁端荷載傳感器及位移計(jì)數(shù)據(jù)，進(jìn)而研究不同軸壓比下鋼骨超高強(qiáng)混凝土框架邊節(jié)點(diǎn)的滯回性能、延性及耗能能力；通過對(duì)節(jié)點(diǎn)核心區(qū)箍肢布置測(cè)點(diǎn)，獲得不同軸壓比及不同配箍率下水平箍肢的應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)規(guī)律。

圖3 加載裝置Fig.3 Experimental loading setup

圖4 試驗(yàn)加載制度Fig.4 Loading program

2 試驗(yàn)分析

2.1 破壞形態(tài)

試件SRUHSC-25-0.8與SRUHSC-25-1.2軸壓比為0.25，節(jié)點(diǎn)組合體發(fā)生典型的彎剪破壞，即梁首先受彎屈服，隨著梁端位移加大，節(jié)點(diǎn)箍筋屈服，混凝土被壓碎，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)發(fā)生剪切破壞，構(gòu)件失去承載力。加載過程中，在梁端荷載為30 kN時(shí)，距梁柱交界面15 cm處首先出現(xiàn)豎向受彎裂縫；梁端加載至75 kN，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)出現(xiàn)斜向裂縫，裂縫寬度為0.08 mm；隨著梁端荷載繼續(xù)增加，梁端出現(xiàn)彎剪裂縫；加載至86 kN，梁受彎屈服；循環(huán)位移加載至22 mm,節(jié)點(diǎn)核心區(qū)裂縫加寬，裂縫寬度為0.2 mm；循環(huán)位移加載至33 mm,梁端受壓區(qū)混凝土被逐漸壓碎；循環(huán)加載至55 mm，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)主裂縫迅速擴(kuò)展，混凝土被壓潰，箍筋被拉斷，組合體失去承載力。

試件SRUHSC-38-0.8與SRUHSC-38-1.2軸壓比為0.38，與SRUHSC-25-0.8相比，兩者破壞過程均表現(xiàn)為首先在梁端出現(xiàn)受彎裂縫，繼而產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的剪切裂縫及梁端的彎剪裂縫。當(dāng)加載至82 kN時(shí)，試件節(jié)點(diǎn)核心區(qū)出現(xiàn)斜向剪切裂縫，裂縫寬度為0.06 mm，說明軸壓比增大提高了節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的開裂荷載，抑制了節(jié)點(diǎn)核心區(qū)裂縫的出現(xiàn)及發(fā)展。文獻(xiàn)[13]指出在剪壓比一定的條件下，軸壓比的增大能使梁筋屈服區(qū)向節(jié)點(diǎn)內(nèi)滲透減慢，從而推遲節(jié)點(diǎn)斜裂縫的出現(xiàn)，對(duì)節(jié)點(diǎn)抗震有利，這與本文試驗(yàn)結(jié)果一致。

試件SRUHSC-45-0.8與SRUHSC-45-1.2軸壓比為0.45，與試件SRUHSC-25-0.8及試件SRUHSC-38-0.8相比，試件SRUHSC-45-0.8與SRUHSC-45-1.2破壞過程明顯縮短，且破壞前無先兆，表現(xiàn)出典型的脆性破壞特征。節(jié)點(diǎn)核心區(qū)裂縫形態(tài)以X型裂縫為主，伴隨豎向裂縫，隨著梁端位移加大，豎向裂縫也出現(xiàn)延伸，寬度增大。這是由于當(dāng)軸壓比進(jìn)一步增大，斜壓桿中的斜壓力加大，使核心區(qū)混凝土斜向壓潰，對(duì)節(jié)點(diǎn)的最終失效產(chǎn)生不利影響。加載結(jié)束時(shí)節(jié)點(diǎn)破壞形態(tài)如圖5所示。

圖5 試件破壞形態(tài)Fig.5 Failure patterns of specimens

2.2 鋼骨超高強(qiáng)混凝土邊節(jié)點(diǎn)滯回特性分析

各試件的梁端荷載-位移曲線如圖6所示。從圖6中可以看出：

1)彈性階段時(shí)，混凝土尚未開裂,滯回曲線基本呈直線變化，卸載時(shí)無殘余變形。屈服前，滯回曲線呈穩(wěn)定的梭形，殘余變形與剛度退化很小。隨著荷載等級(jí)的加大，框架節(jié)點(diǎn)滯回曲線愈加飽滿，沒有明顯捏縮現(xiàn)象，表明鋼骨超高強(qiáng)混凝土邊節(jié)點(diǎn)具有較好的耗能能力。

2)配箍率相同的條件下，試件SRUHSC-45-0.8與SRUHSC-25-0.8相比較，循環(huán)次數(shù)明顯減少，加載至彈塑性階段后，隨著位移循環(huán)次數(shù)的增加，荷載顯著下降，耗能能力降低，表明軸壓比越大，屈服后剛度退化快，荷載下降顯著，延性及耗能能力越差；

3)軸壓比相同的情況下，配箍率較小的試件屈服后剛度退化較快，荷載顯著下降，耗能能力降低，與配箍率較高的試件相比，其極限荷載明顯較低，表明抗震延性及承載力隨配箍率的降低而下降。

4)試件SRUHSC-45-0.8，梁端屈服前，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)發(fā)生剪切失效，該破壞形式達(dá)不到預(yù)期的抗震能力，延性差，這是因?yàn)椋涸诟咻S壓比作用下，由節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土斜壓桿機(jī)制及桁架機(jī)制共同傳遞的斜向壓力過大，使得核心區(qū)混凝土在梁端及節(jié)點(diǎn)區(qū)域箍筋屈服前被斜向壓碎，這種破壞純屬脆性破壞。

圖6 試件的荷載-位移滯回曲線Fig.6 Loading deflection hysteretic loops of specimens

3 鋼骨超高強(qiáng)混凝土邊節(jié)點(diǎn)抗震性能

3.1 軸壓比的影響

3.1.1 設(shè)計(jì)軸壓比與試驗(yàn)軸壓比的關(guān)系

我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范中設(shè)計(jì)軸壓比與試驗(yàn)軸壓比存在一定的換算關(guān)系：

(1)

式中：nt為試驗(yàn)軸壓比，Nk為試驗(yàn)軸壓力標(biāo)準(zhǔn)值，fck為混凝土抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，Ac為柱截面面積，fak為鋼骨抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，Aa為鋼骨截面面積。

(2)

式中：nd為設(shè)計(jì)軸壓比，Nd為考慮地震作用組合的柱設(shè)計(jì)軸力，fc為混凝土抗壓強(qiáng)度，fa為鋼骨抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

(3)

根據(jù)GB50010 (2010)[14], 混凝土抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值與設(shè)計(jì)值的轉(zhuǎn)換關(guān)系為

(4)

(5)

式中：γc為混凝土材料分項(xiàng)系數(shù)，γs為鋼骨材料分項(xiàng)系數(shù)。在本研究中，為實(shí)際應(yīng)用方便，可偏于安全地取混凝土材料分項(xiàng)系數(shù)和鋼材的材料分項(xiàng)系數(shù)相同，即γc=γs。

因此,可得設(shè)計(jì)軸壓比與試驗(yàn)軸壓比的關(guān)系如下：

(6)

nd=1.722nt

(7)

由此可知，本試驗(yàn)中所取試驗(yàn)軸壓比相對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)軸壓比分別為0.43、0.65、0.78，由于加載條件的限制，本試驗(yàn)未涉及更高軸壓比的研究。

3.1.2 軸壓比對(duì)延性的影響

不同軸壓比下試件梁端荷載-位移骨架曲線如圖7所示。從圖中可以看出，軸壓比是影響鋼骨超高強(qiáng)混凝土邊節(jié)點(diǎn)延性及承載力的主要因素之一，本文采用位移延性系數(shù)來表征構(gòu)件延性大小。根據(jù)骨架曲線，采用能量法求屈服位移，極限位移為0.85峰值荷載對(duì)應(yīng)的位移，極限位移與屈服位移之比即為位移延性系數(shù)[15]:

(8)

式中：uΔ為位移延性系數(shù)，Δu為極限位移，Δy為屈服位移。各試件位移延性系數(shù)如表3所示。

從表3中可以看出，軸壓比從0.25提高至0.45，構(gòu)件的位移延性系數(shù)顯著下降，原因在于軸壓比與混凝土的極限壓應(yīng)變有關(guān)，軸壓比不同時(shí)，截面的應(yīng)變分布明顯不同，低軸壓比時(shí)，截面的應(yīng)變梯度較大，隨著軸壓比的增大，截面應(yīng)變梯度減小，當(dāng)軸壓比很高時(shí)，截面應(yīng)變分布類似于軸心受壓構(gòu)件[16]。從理論上分析可知：對(duì)軸壓比較小的試件，當(dāng)加載至極限荷載時(shí)，受壓區(qū)高度較小，受拉箍筋及鋼骨受拉翼緣屈服，表現(xiàn)為受拉破壞，受壓區(qū)混凝土破壞較小，承載力衰減緩慢；對(duì)軸壓比較大的試件，當(dāng)加載至極限荷載時(shí)，受壓區(qū)高度較大，表現(xiàn)為受壓破壞特征，受壓區(qū)混凝土破壞嚴(yán)重，承載力衰減快，延性較差。

表 3 試件延性指標(biāo)

從圖7中可以看出：軸壓比從0.25提高至0.38，屈服荷載無顯著變化，極限荷載略有提高，屈服段縮短，達(dá)到極限荷載后承載力及剛度退化加快；軸壓比從0.38提高至0.45，極限荷載略有下降，承載力、剛度退化明顯加快，對(duì)節(jié)點(diǎn)組合體抗震產(chǎn)生不利影響。

圖7 不同軸壓比下試件荷載-位移骨架曲線Fig.7 Load-deflection skeleton curves of specimens under different axial compression ratios

3.1.3 軸壓比對(duì)耗能能力的影響

耗能能力是評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)抗震性能的主要指標(biāo)，本文采用等效黏滯阻尼系數(shù)he來表示(計(jì)算示意圖如圖8所示)he越大，試件的耗能能力越強(qiáng)，其定義為[10]

(9)

式中：E1為對(duì)應(yīng)于最大荷載時(shí)的滯回環(huán)面積，即結(jié)構(gòu)儲(chǔ)存能量的能力；E2為對(duì)應(yīng)于最大荷載時(shí)的彈性變形能，按式(3)計(jì)算：

(10)

由此得出，各加載循環(huán)的等效黏滯阻尼系數(shù)，如圖9所示。

從圖9中可以看出：

1)本試驗(yàn)中各試件在極限狀態(tài)時(shí)的等效粘滯阻尼系數(shù)0.24≤he≤0.32，而鋼骨高強(qiáng)混凝土柱-鋼筋混凝土梁邊節(jié)點(diǎn)he=0.182[14],由此看出，本試驗(yàn)中的節(jié)點(diǎn)構(gòu)件有更好的耗能能力；

2)達(dá)到極限荷載前，等效粘滯阻尼系數(shù)與加載循環(huán)次數(shù)近似呈線性增長(zhǎng)關(guān)系；

3)梁屈服后，等效粘滯阻尼系數(shù)隨位移等級(jí)的增大仍有一定的增長(zhǎng)，但增長(zhǎng)相對(duì)緩慢；

4)隨著軸壓比的增大，等效阻尼粘滯系數(shù)減小，說明試件的耗能能力降低。

圖8 等效粘滯阻尼系數(shù)計(jì)算示意圖Fig.8 Schematic diagram of calculation of he

圖9 不同軸壓比下等效黏滯阻尼系數(shù)對(duì)比Fig.9 Comparison of he under different axial compression ratios

3.1.4 軸壓比對(duì)承載力的影響

鋼骨超高強(qiáng)混凝土框架邊節(jié)點(diǎn)在梁端施加低周往復(fù)荷載時(shí)，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)極限狀態(tài)受力情況如圖10所示。

圖10 邊節(jié)點(diǎn)受力圖Fig.10 External actions and internal shears at exterior joint

由反彎點(diǎn)處彎矩為零可得

(4)

(5)

由節(jié)點(diǎn)處彎矩平衡可得

(6)

由式(4)～(6)可得

(7)

由節(jié)點(diǎn)區(qū)平衡條件可得

(8)

(9)

不同軸壓比下節(jié)點(diǎn)核心區(qū)抗剪承載力如圖11所示。

圖11 不同軸壓比節(jié)點(diǎn)核心區(qū)抗剪承載力Fig.11 Shear strength at joint core with various axial compression ratio

從圖11中可以看出：

1)軸壓比對(duì)節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的抗剪承載力影響以0.38為分界點(diǎn)，當(dāng)軸壓比從0.25增大至0.38，節(jié)點(diǎn)組合體的水平抗剪承載力略有增大，這是因?yàn)椋阂环矫妫S壓比的增大能延緩梁端塑性鉸區(qū)梁縱筋向節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的屈服滲透，從而適度改善梁筋貫穿段的黏結(jié)性能，減小混凝土與鋼筋之間的黏結(jié)滑移[8]。

2)軸壓力可增強(qiáng)骨料間的咬合力，有效抑制節(jié)點(diǎn)核心區(qū)斜裂縫的開展，對(duì)節(jié)點(diǎn)組合體的抗震性能表現(xiàn)為有利的一面；而當(dāng)軸壓比繼續(xù)增大至0.45，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的抗剪承載力反而下降，其原因?yàn)檩S壓比增大后，斜壓桿與水平方向的交角增大,使得斜壓桿所提供的水平分力減小，這對(duì)節(jié)點(diǎn)組合體的抗剪不利[9-10]。試件SRUHSC-45-0.8達(dá)到極限荷載后，承載力退化最快，其次是SRUHSC-38-0.8，說明高軸壓比下，節(jié)點(diǎn)組合體破壞最為嚴(yán)重并呈現(xiàn)脆性破壞的特點(diǎn)。

3.2 體積配箍率的影響

各試件節(jié)點(diǎn)核心區(qū)箍筋應(yīng)變與荷載曲線如圖12所示。

圖12 不同軸壓比下梁端荷載-箍筋應(yīng)變Fig.12 Load strain curves of stirrup under different axial compression ratios

從圖12中可以看出：

1)梁屈服前，節(jié)點(diǎn)區(qū)箍筋應(yīng)變很小，僅為500 με左右，甚至更小，箍筋處于彈性階段；梁屈服后，箍筋應(yīng)變逐漸增大。研究表明隨著組合體變形進(jìn)一步增大，由于“貫穿段”的粘結(jié)退化，箍肢應(yīng)力中桁架機(jī)構(gòu)引起的部分將減小，而對(duì)核心區(qū)混凝土形成約束的部分將逐步擴(kuò)大；當(dāng)加載接近極限荷載時(shí)，箍筋應(yīng)變迅速增大至屈服；箍筋一旦屈服，對(duì)節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的混凝土約束作用也自行退化[7]，此時(shí)斜壓力較大，混凝土斜向壓碎。

2)當(dāng)加載至極限荷載后，試件SRUHSC-25-0.8箍筋應(yīng)變快速增長(zhǎng)，甚至超過屈服應(yīng)變，核心區(qū)開裂后其應(yīng)變值比試件SRUHSC-38-0.8及SRUHSC-45-0.8大，表明在軸壓比為0.25時(shí)，核心區(qū)箍筋約束作用更強(qiáng)。這是由于隨著軸壓比的增大導(dǎo)致斜壓桿機(jī)制中斜壓桿的寬度增大，從而增大了斜壓桿機(jī)制所承擔(dān)的剪力，而由桁架機(jī)構(gòu)所占用的箍筋的抗拉能力減小[20-22]，也就是說，當(dāng)軸壓比較小時(shí)，桁架機(jī)構(gòu)中的箍筋能發(fā)揮更大的抗拉潛力。

從表3中可看出，試件的位移延性系數(shù)隨體積配箍率的提高而增大，當(dāng)軸壓比較低時(shí)，延性的增長(zhǎng)幅度較高軸壓比時(shí)更為顯著。

4 結(jié)論

本文考慮軸壓比及體積配箍率的影響，研究了鋼骨超高強(qiáng)混凝土框架節(jié)點(diǎn)的抗震性能，結(jié)論如下：

1)軸壓比水平的變化影響節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的破壞形態(tài)。配箍率與含鋼率相同的條件下，軸壓比由0.25增大至0.38，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)斜裂縫出現(xiàn)延緩，裂縫寬度減小，斜裂縫與水平軸的交角變大，對(duì)抗震表現(xiàn)有利的一面；而當(dāng)軸壓比由0.38繼續(xù)增大至0.45，節(jié)點(diǎn)構(gòu)件延性很差，表現(xiàn)出典型的脆性破壞，對(duì)抗震不利。

2)在低周往復(fù)荷載作用下，軸壓比水平的變化對(duì)節(jié)點(diǎn)組合體的骨架曲線屈服點(diǎn)影響不明顯，而對(duì)極限荷載的影響以0.38為分界點(diǎn)，當(dāng)軸壓比由0.25增大至0.38時(shí)，極限荷載略有提高，而當(dāng)軸壓比繼續(xù)增大至0.45，極限荷載反而下降。

3)軸壓比水平的變化對(duì)鋼骨超高強(qiáng)混凝土邊節(jié)點(diǎn)組合體的延性影響顯著，隨著軸壓比增大，構(gòu)件的延性明顯降低，耗能能力大幅下降。

4) 軸壓比較小的試件，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)箍筋極限應(yīng)變較大，箍筋能發(fā)揮更大的抗拉潛力,因此，當(dāng)軸壓比較低時(shí)，構(gòu)件延性受節(jié)點(diǎn)核心區(qū)體積配箍率的影響更為顯著。

5) 隨著體積配箍率的增大，鋼骨超高強(qiáng)混凝土邊節(jié)點(diǎn)試件的延性提高，因此，在較高軸壓力水平下，可通過提高節(jié)點(diǎn)核心區(qū)體積配箍率來滿足實(shí)際工程抗震位移延性要求，但其提高幅度有限。

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Experimental study on the seismic behavior of steel ultra high strength concrete frame joints

JIA Jinqing1，LIU Wei1，TU Bingxiong2

(1. State Key Laboratory of Coastal and offshore Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China; 2.School of Architecture and Construction，Huaqiao University, Xiamen 361021, China )

In order to study the seismic behavior of steel ultra high strength concrete(SRUHSC) frame joints, a total of six SRUHSC exterior joints were carried out under low-frequency cyclic lateral loading. The parameters considered were axial pressure coefficient and volumetric ratio of stirrup. The seismic behavior of the exterior joints，including failure patterns, ductility, energy dissipation, shear capacity and shear stirrups ultimate strain. The results show that: the value of 0.38 as a dividing point about the effect of axial compression ratio on the seismic performance of SRUHSC exterior joints should be taken into account in design. With the increase of axial pressure coefficient, the failure process shows small eccentric compression failure instead of beading-shear failure. And the shear capacity firstly increases and then decreases with the increase of axial pressure coefficient.

steel reinforced high strength concrete; ductility；shear capacity；axial pressure coefficient

2015-09-23.

日期：2016-11-14.

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51178078).

賈金青(1963-)，男，教授，博士生導(dǎo)師； 劉偉(1984-)，女，博士研究生.

劉偉，E-mail:qiuniao1984@163.com.

10.11990/jheu.201509071

http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1390.u.20161114.1036.010.html

TU 378.2

A

1006-7043(2017)02-0160-08

賈金青,劉偉,涂兵雄. 鋼骨超高強(qiáng)混凝土框架邊節(jié)點(diǎn)抗震性能試驗(yàn)研究[J]. 哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào)， 2017, 38(2): 160-167. LIU wei，JIA Jinqing，TU Bingxiong. Experimental study on the seismic behavior of steel ultra high strength concrete frame joints [J]. Journal of Harbin Engineering University, 2017, 38(2): 160-167.