钢筋混凝土梁柱节点核心区模型化方法研究

摘要

虽然大量试验和震后勘察表明钢筋混凝土梁柱节点的刚度和强度的退化会对结构的反应产生明显的影响，但是在一般的框架分析中却很少考虑节点的这种非线性反应。在地震作用下，钢筋混凝土框架节点的受力是非常复杂的，如果要在框架分析中考虑节点的受力特性，就必须要有一个高效的适用于模拟节点的“宏单元”模型。
　　 非线性分析平台OpenSees中梁柱节点单元所采用的“超级单元”(superelement)模型便是一种较为理想的高效率“宏单元”，其关键是借助捏缩材料本构来确定核心区剪切块分量的剪力-剪切变形关系。该模型开发者先后建议通过修正斜压场理论和斜压杆模型两种方法确定核心区剪切参数。以往的研究中已证明修正斜压场理论用于剪切块定参有较大的局限性；而斜压杆模型则是假定剪力通过核心区内一定宽度的斜向受压杆件传递，并且考虑了压杆力在整个受力阶段的折减，能部分地反应节点的剪切特性，但是该模型不能反映节点受力的桁架机构，经笔者模拟分析发现，斜压杆模型不能准确反映不同配箍量对节点受力性能的影响，特别是当配箍量较小时更是如此。为了解决这一问题，本文进行了以下工作：
　　 ①对利用斜压杆模型进行节点核心区定参的实现方法做了较全面的探讨，为提出全面反映节点核心区的新模型奠定基础；
　　 ②建立了节点核心区的压杆-拉杆模型。根据节点区的配筋情况确定核心区的几何变形关系和压杆拉杆之间的受力平衡关系，进而得到节点核心区的剪应力-剪应变骨架包络线，基于这一思路，本文编制了相应的计算程序。
　　 ③利用自编程序定义剪切块参数，结合关于纵筋滑移已有的研究成果，模拟了一系列组合体试验，对比了修正斜压场理论和斜压杆模型的模拟结果。通过对比模拟结果和试验数据，可以看出斜压杆模型不适用于模拟配箍偏少的节点，而压杆-拉杆模型用于剪切块定参是完全可行的。
　　 论文提出了一种模拟节点核心区剪切变形关系的新方法，该定参方法可在OPENSEES分析平台中直接使用，具有一定的理论和实用价值。