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钢筋混凝土框架结构梁柱节点是受力较为复杂的部位,并且在抗震中具有非常重要的作用。自20世纪60年代开始,研究人员对框架节点在地震作用下的受力性能进行了很多的试验和理论研究并制定了相应的规范。但到目前为止,大部分的节点研究工作都是针对框架结构中的常规节点,对于上海长峰商城中大量使用的预应力混凝土水平加腋框架节点则还未见报道。本文针对此类节点,进行了以下几方面的研究:
首先通过6个按1/2比例缩尺的预应力混凝土框架节点在低周反复荷载作用下的试验研究,对加腋节点和普通节点在模拟地震作用下的破坏形态、滞回特性、特征荷载、延性以及耗能能力等抗震性能问题进行了对比分析。研究表明,预应力筋加腋节点具有良好的延性和耗能能力,其抗震性能不比普通预应力节点差,能够满足抗震设防要求。针对预应力混凝土水平加腋框架节点中预应力筋呈三维空间曲线分布特点,推导了几种常见的空间多曲线型预应力钢索的预应力损失计算方法。在节点模型试验的基础上,本文采用有限元程序ANSYS对节点进行了非线性有限元分析。通过对比分析荷载位移曲线、裂缝的发展以及破坏模式,有限元分析结果与试验结果符合较好。有限元分析表明:在节点核心区有一条很明显的斜压应力带,斜压杆的倾斜角度为节点核心区对角线的角度;节点核心区中间位置的压应力值较大,两端应力较小;预应力穿柱试件中有效预应力对节点区混凝土的约束作用有利于混凝土抗压强度的充分发挥,从而有利于提高节点的抗剪能力;节点区的混凝土第一主应力最大值并不是发生在节点核心区的中部,在节点核心区在沿柱方向上端部分较大,下部分较小;在模型达到屈服强度时,节点区中混凝土的最大拉应力大于其轴心抗拉强度值,表明节点核心区内部混凝土发生了开裂,但节点核心区并没有形成通裂,同时混凝土并没有达到轴心抗压强度,开裂后节点核心区仍然能够承受较大剪力,这时节点区的抗剪强度由混凝土和箍筋承担,混凝土斜压杆和钢筋混凝土桁架模型两种机理共同作用。
最后通过试验以及理论分析结果,对预应力混凝土水平加腋框架节点的抗震性能进行了综合评价,并参考国内外规范和相关的文献资料,对梁柱节点区构造及水平加腋节点区的构造设计措施提出了建议。