增设斜支撑对钢筋混凝土框架十字形节点的影响

摘要

随着国民经济的快速发展，混凝土结构以其良好的力学性能、经济性能和使用性能广泛地应用在工业与民用建筑、厂房、桥梁等领域，尤其是在高层民用建筑上。今年开始实施的第十二个五年计划，在全球低碳经济、绿色经济发展的需求下，促进发展钢筋混凝土结构具有长远的和现实的意义，钢筋混凝土行业对推进整个国民经济持续稳定的增长具有重要作用。
　　 在地震中可以看到，许多混凝土结构的建筑的倒塌破坏是由于梁柱节点的失效破坏引起的，可见，梁柱节点是钢筋混凝土结构抗震的一个薄弱环节。目前国内的相关设计规范中对梁柱节点的控制还很不完善，混凝土结构设计规范和高层建筑混凝土结构技术规程中仅对梁柱节点中的钢筋做出了详细的规定和构造要求，而且，对于节点的加固措施仅仅局限于钢筋的连接，并未涉及斜支撑的应用。为了减轻因节点脆性破坏而造成的损失，提高节点区域的承载能力，改善梁柱节点的受力性能，拟在节点区域设置斜支撑，进行数值模拟和分析，从而为相关规范的进一步完善和在工程中应用的可行性提供理论依据和数据佐证。
　　 针对地震中失效的钢筋混凝土框架结构中的十字形梁柱连接节点，本论文以混凝土结构设计原理作为理论依据，利用了混凝土单轴向受压的本构关系计算模型和钢筋的完全弹塑性的双直线计算模型，采用了混凝土损伤塑性模型作为本论文的研究前提，应用了大型有限元软件ABAQUS6.9.1，选用了C30等级的混凝土、HRB335等级的钢筋和HPB235等级的箍筋，使用了不同截面形状和尺寸的梁柱连接节点和斜支撑，利用了embedded技术将钢筋和混凝土粘结到一起，模拟了两种类型的十字形节点试件，对比分析了增设斜支撑对十字形节点加固前后的力学性能。结果表明：采用斜撑法加固的十字形节点的承载能力较无斜支撑节点的强，在相同荷载作用下，其屈服强度是无斜支撑节点的三倍。在达到极限承载能力后，节点的破坏开始于斜支撑，随后在与梁柱相连接的区域发生破坏。