SRC 框架節(jié)點(diǎn)抗震性能研究現(xiàn)狀

石 陽

（黑龍江科技大學(xué)建筑工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150022）

近年來國內(nèi)外對(duì)框架節(jié)點(diǎn)一系列試驗(yàn)研究表明，結(jié)構(gòu)抗震的薄弱環(huán)節(jié)只要是節(jié)點(diǎn)破壞。由于SRC 結(jié)構(gòu)有優(yōu)越的抗震性能，因此近年來國內(nèi)外的學(xué)者們對(duì)SRC 框架節(jié)點(diǎn)的抗震性能以及設(shè)計(jì)方法都進(jìn)行了大量的研究工作。

1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及主要技術(shù)指標(biāo)

型鋼柱與鋼筋混凝土梁節(jié)點(diǎn)處的連接，當(dāng)梁主筋遇到十字型鋼骨柱時(shí),節(jié)點(diǎn)部位鋼筋不能貫通處，一側(cè)在鋼柱翼緣板上焊接機(jī)械連接套筒，套筒類型為專用焊接套筒，另一側(cè)在鋼柱翼緣板上焊接牛腿連接板，鋼筋混凝土梁主筋與連接板焊接；其余鋼筋混凝土梁主筋采用型鋼柱梁腹板穿孔、梁角筋錨入柱的方式。

2 SRC 框架節(jié)點(diǎn)抗震性能的研究

2.1 節(jié)點(diǎn)抗震設(shè)計(jì)意義

SRC 框架結(jié)構(gòu)梁柱構(gòu)件匯交、聯(lián)接于節(jié)點(diǎn),處于壓、彎、剪復(fù)合應(yīng)力狀態(tài),節(jié)點(diǎn)也是梁柱構(gòu)件傳力的核心點(diǎn)。地震是一種破壞性極強(qiáng)的自然災(zāi)害，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)具有極大的破壞作用，而對(duì)于節(jié)點(diǎn)破壞后修復(fù)工作,修復(fù)的費(fèi)用很高,難度也很大。因此對(duì)于節(jié)點(diǎn)的破壞機(jī)理、受力性能的研究,提出構(gòu)造合理的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方法是必要的。SRC 框架節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造形式復(fù)雜,種類繁多。根據(jù)梁柱型鋼骨架形式的不同一般可大致分為以下幾類：1） 配角鋼骨梁柱節(jié)點(diǎn)，一般應(yīng)用于柱子寬梁窄的情況下,梁中角鋼可以穿過柱角鋼內(nèi)側(cè)；2） 實(shí)腹工字鋼的梁柱節(jié)，一般柱子中的型鋼貫通于節(jié)點(diǎn)中，而梁中的型鋼在柱內(nèi)型鋼兩側(cè)需要斷開,并與柱子中型鋼翼緣部分采用焊接或者螺栓連接的方式。在柱中型鋼翼緣之間與梁型鋼翼緣水平處，分別設(shè)置一道具有足夠剛度的加勁肋；3） 鋼筋混凝土柱與SRC 梁節(jié)點(diǎn)，梁中配置實(shí)腹式工字鋼或著是型鋼。梁中的型鋼在節(jié)點(diǎn)處穿過，貫通于構(gòu)件；4) SRC 柱與RC 梁節(jié)點(diǎn)，梁內(nèi)的鋼筋在柱兩側(cè)斷開,應(yīng)與柱翼緣焊接,并在柱翼緣之間與梁鋼筋水平處均設(shè)置足夠剛度的加勁肋。

2.2 SRC 框架梁柱節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)研究

1989 年，Gregory G.Deierlein 等開展了縮尺比為2:3 的SRC 梁柱節(jié)點(diǎn)的單調(diào)擬靜力試驗(yàn)，給出了節(jié)點(diǎn)抗剪機(jī)理、節(jié)點(diǎn)計(jì)算公式，可改善節(jié)點(diǎn)延性及承載力。1967 年日本學(xué)者橫貫義尾、若林實(shí)等進(jìn)行的SRC 節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)研究表明,荷載較小時(shí)，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)型鋼的腹板部分以及混凝土兩者共同抗剪，當(dāng)荷載增大時(shí)，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)出現(xiàn)了較多裂縫、裂縫發(fā)展較快時(shí)，型鋼腹板達(dá)到屈服；荷載更大時(shí)，箍筋及核心區(qū)混凝土仍然能提供一定的抗剪能力。

2003 年東北大學(xué)徐亞豐等對(duì)結(jié)構(gòu)為RC 梁—高強(qiáng)度混凝土SRC 柱節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了低周反復(fù)加載的試驗(yàn)，結(jié)果得出該結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)抗剪承載力的計(jì)算公式，并給出節(jié)點(diǎn)的損傷模型。2009年大連理工大學(xué)閆長旺對(duì)型鋼高強(qiáng)混凝土柱—SRC 梁框架節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了擬靜力試驗(yàn)，試驗(yàn)表明，配箍率、軸壓比對(duì)結(jié)構(gòu)的延性以及耗能能力有很大影響，對(duì)于該類節(jié)點(diǎn)合理的配鋼形式可以提高結(jié)構(gòu)的抗震性能。2017 年寧波大學(xué)裘哲俊對(duì)7 個(gè)縮尺為1/2 的SRC 柱-鋼梁框架節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了低周往復(fù)加載試驗(yàn)，試驗(yàn)考慮兩個(gè)因素，鋼梁與預(yù)制節(jié)點(diǎn)之間的連接方式、鋼梁與混凝土樓板的組合效應(yīng)作用。結(jié)果表明,螺栓連接形式，節(jié)點(diǎn)的耗能能力相對(duì)比較較差，焊接、栓焊混合連接方式節(jié)點(diǎn)得到的承載力及剛度是差不多的，鋼梁與樓板的組合效應(yīng)作用下，可以提高節(jié)點(diǎn)的承載力，但是卻降低了節(jié)點(diǎn)的塑性能力和轉(zhuǎn)動(dòng)能力。

2.3 SRC 框架節(jié)點(diǎn)在地震作用下的反應(yīng)

SRC 框架節(jié)點(diǎn)在地震荷載的作用下，梁端主要承受剪力、彎矩，柱端主要承受剪力、彎矩及上部構(gòu)件傳來的軸力，關(guān)于節(jié)點(diǎn)核心區(qū)周圍作用的梁、柱端彎矩，可以等效的轉(zhuǎn)化為由于拉力、壓力組成的力偶矩作用于梁、柱端，并且傳入到節(jié)點(diǎn)。當(dāng)所施加的荷載增加到某一數(shù)值后，梁、柱端部的縱向鋼筋開始屈服，同時(shí)梁、柱的端部混凝土即將要被壓碎。因?yàn)樵赟RC 梁柱構(gòu)件中配置了型鋼，這樣就使結(jié)構(gòu)仍然能承受更大的荷載。繼續(xù)施加荷載，假如梁的端部型鋼翼緣部分屈服，而且梁端部出現(xiàn)塑性鉸，那么就說明框架梁構(gòu)件不能再通過節(jié)點(diǎn)來傳遞內(nèi)力，從而使節(jié)點(diǎn)發(fā)生破壞。然而，假如梁、柱構(gòu)件端部型鋼翼緣未出現(xiàn)屈服的現(xiàn)象，則那么在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)繼續(xù)施加荷載，最終使節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的混凝土被壓碎，從而導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)將發(fā)生剪切破壞。

3 結(jié)語

現(xiàn)有的研究表明，我國在SRC 結(jié)構(gòu)的抗震性能和計(jì)算方法上取得了較大的成就。SRC 結(jié)構(gòu)具有抗震性能好承載力高等優(yōu)點(diǎn)，能夠彌補(bǔ)普通的鋼筋混凝土和鋼結(jié)構(gòu)的不足,但是還存在一些需要去解決的問題，關(guān)于梁柱節(jié)點(diǎn)的試驗(yàn)研究還是比較片面的，缺乏一定的完整性，梁柱節(jié)點(diǎn)的內(nèi)力傳遞機(jī)理還不是非常的明確，有關(guān)節(jié)點(diǎn)的空間性能以及抗震性能的研究比較少，節(jié)點(diǎn)承載力計(jì)算公式還需要進(jìn)一步的完善和改進(jìn)，以推動(dòng)SRC 組合結(jié)構(gòu)具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。