钢管高强混凝土剪力墙连梁节点抗震性能试验研究

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钢管混凝土剪力墙是一种新型的抗侧力构件,具有承载力高、延性好,刚度大和抗震能力强等特点。目前,已完成了钢管高强混凝土剪力墙的压弯性能、轴压性能、抗震性能和筒体抗震性能、受剪性能、轴拉性能、拉剪性能等的详尽研究,也已归纳出钢管高强混凝土剪力墙的设计方法。由于设置在剪力墙端部的钢管的阻碍,除连梁两边的纵向钢筋能正常锚入剪力墙之外,连梁中间的纵向钢筋无法进行正常的锚固。为了实现连梁纵向钢筋的锚固且保证良好的抗震性能,本文提出了两种钢管高强混凝土剪力墙连梁节点构造形式,并通过低周往复加载试验和单调加载试验验证其可行性。主要工作和研究成果如下:1)提出了两种新型钢管高强混凝土剪力墙连梁节点形式——纵筋弯折构造和纵筋端部设置锚固件构造。2)进行了6组共12个钢管高强混凝土剪力墙连梁节点试件的试验研究:每组试件变化的主要参数包括连梁节点形式、跨高比和混凝土强度等级;每组试件有两个,分别进行低周往复加载试验和单调加载试验。考察了钢管高强混凝土剪力墙连梁节点试件在低周往复荷载和单调荷载作用下开裂、变形、屈服、破坏的全过程和破坏形态。结果表明:所有试件均为弯曲剪切破坏,采用本文提出的新型连梁节点构造形式的连梁纵筋锚固可靠,钢管高强混凝土剪力墙连梁节点具有可行性。3)分析了试件荷载—转角滞回曲线、骨架曲线和单调荷载—转角曲线的特性,研究了低周往复荷载和单调荷载作用下的开裂荷载、屈服荷载、峰值荷载、刚度特性、变形能力、抗震性能和承载力等关键性能。结果表明:钢管高强混凝土剪力墙连梁节点具有良好的承载力和抗震性能,证明其在单调荷载和低周往复荷载作用下都具有可行性。4)两种连梁节点构造的卡扣纵筋应变都滞后于直锚纵筋:纵筋端部设置锚固件构造的卡扣纵筋应变仅稍微滞后于直锚纵筋;而纵筋弯折构造的卡扣纵筋应变则大幅滞后于直锚纵筋,低周往复荷载和减小跨高比都将推迟卡扣纵筋屈服的时间点。值得强调的是,无论是纵筋弯折构造还是纵筋端部设置锚固件构造,其卡扣纵筋都能在极限前屈服。5)由试验结果可知,从锚固角度来说,纵筋端部设置锚固件构造比纵筋弯折构造更为可靠;从抗震性能角度来说,纵筋弯折构造的耗能能力相较于纵筋端部设置锚固件构造更强。6)在试验研究的基础上,运用非线性有限元软件ABAQUS建立钢管高强混凝土剪力墙连梁节点模型,对试件进行单调加载数值仿真模拟分析,并与试验结果进行对比分析。结果表明:有限元模拟结果与试验结果较为吻合。本文的研究旨在提出两种钢管高强混凝土剪力墙连梁节点构造形式,论证其可行性,弥补该方面的技术空白,完善钢管高强混凝土剪力墙理论体系,对工程实践的设计和应用有重要意义。
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