【摘 要】
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在地震作用下,梁柱节点需要承受较大的剪力,是结构中容易受到损伤而发生较早破坏的部位。在隔震结构中一般将框架底柱以下至隔震支座以上的部分称为上支墩,由于隔震支座安装的要求,上支墩的截面面积通常比框架柱要大,当隔震上支墩的高度较低时,其近似等同于变截面的梁柱节点,因此,在隔震结构中隔震上支墩与框架底柱连接的节点就多为变截面节点。现阶段,我国实际工程设计中通常按照偏心受压构件来考虑,但隔震上支墩截面尺寸
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在地震作用下,梁柱节点需要承受较大的剪力,是结构中容易受到损伤而发生较早破坏的部位。在隔震结构中一般将框架底柱以下至隔震支座以上的部分称为上支墩,由于隔震支座安装的要求,上支墩的截面面积通常比框架柱要大,当隔震上支墩的高度较低时,其近似等同于变截面的梁柱节点,因此,在隔震结构中隔震上支墩与框架底柱连接的节点就多为变截面节点。现阶段,我国实际工程设计中通常按照偏心受压构件来考虑,但隔震上支墩截面尺寸较大且高度较低,其压应力在柱端荷载与梁端荷载共同作用下,在内部形成“斜压杆”传力机理,不应按偏心受压构件考虑。这样的变截面节点受力相对复杂,且构件内部应变不符合平截面假定,而我国一般按照偏心受压构件(截面内力法)进行设计。因此,对于这样的变截面梁柱节点设计既没有合理的计算模型,也没有明确的理论指导。针对此问题,本文主要研究内容及结论如下:(1)对变截面梁柱节点进行有限元仿真模拟,分析变截面节点在柱端轴压比、核心区配箍率、纵筋配筋率和构件混凝土强度等因素变化下节点的传力机理,发现节点柱端传递的压应力与梁端传递的压应力共同作用后,压应力会在节点内沿对角线方向向下柱传递,形成“斜压杆”;轴压比的增大会使“斜压杆”现象更加明显,而混凝土强度的增大则会使“斜压杆”现象减弱。(2)分析变截面节点在荷载作用下传力机理及应力迹线,结合STM模型理论,建立用于变截面节点设计的计算模型。根据模型计算结果,给出了三种不同的设计思路。第一种配筋设计思路“总和法”,该方法将模型内拉杆上的力都视为节点区内水平向钢筋应承担的力,对各杆件上的力叠加来进行配筋设计;第二种设计思路为“最大值法”,该方法按照节点区内最大轴力处的杆件内力来配置钢筋;第三种设计思路为“分部设计法”,该方法根据节点区拉压杆模型中各杆件位置处的轴力来布置钢筋。(3)对传统设计方式以及基于STM模型的三种设计方式,分别进行配筋并设计构件,对这四种构件进行拟静力加载试验,研究各构件的延性、刚度的退化情况、骨架曲线和耗能能力等抗震性能,试验研究发现,本文提出的“分部设计法”设计的构件耗能能力高,变形能力强,刚度退化较平缓,抗震性能优于其他构件。因此,本文提出的基于STM模型“分部设计法”更符合工程实际。
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