柱截面形状对板柱节点受冲切性能影响的试验研究

摘要

钢筋混凝土板柱结构是一种常用的结构形式，它具有施工支模简单，结构本身高度较小，可以减少建筑物的层高，从而降低建筑物的造价等优点，多用于车库、住宅等建筑，在欧美等国得到广泛的应用。为满足使用者对房屋结构的建筑功能、结构布置等方面的不同需求，实际结构中可能出现平板由矩形或者圆形柱头支撑的情况，另一方面，板柱-剪力墙结构中的平板则可能由短肢剪力墙支撑。目前，国内外学者对于矩形柱、圆柱板柱节点受冲切性能的试验研究相对较少，而纵向配筋率对板柱节点受冲切性能的影响也众说纷纭，各国规范条文的受冲切承载力计算公式大多建立在半理论半经验的基础上，而并非基于失效机理层面的理论模型，进一步完善对柱截面形状、纵向配筋率对板柱节点受冲切性能影响的认识是非常有必要的。
　　本文在总结前人研究的基础上，完成了10个轴心荷载作用下的板柱节点冲切破坏试验研究。试件尺寸为2550mm×2550mm×180mm。试验变量包括柱截面形状和纵向配筋率：五种柱截面形状（包括圆形、六边形、方柱和矩形截面）、纵向配筋率取1.28％、0.86%两种，单层双向配置。通过试验获取了荷载-中心挠度曲线、破坏形态、局部应变分布和板内斜裂缝发展过程数据等信息。结合试验结果和历史试验数据进行分析，主要结果表明：提高纵筋配筋率较为明显的影响板柱节点试件的变形性能，能在一定程度上提高板柱节点受冲切承载力，试件在最大弯矩部位纵筋屈服后发生冲切破坏；加载短柱长宽比在1到4之间变化时，对冲切承载力无明显影响，柱截面形状对受冲切承载力的不利影响的根本原因是冲切截面计算周长与板截面有效高度之比增大导致的应力集中现象；现行 GB50010-2010规范的冲切锥面倾角、圆柱板柱节点的受冲切承载力计算方法存在不合理之处；板内斜裂缝首先在靠近柱边的中上部区域形成，然后向上下发展发生冲切破坏，冲切破坏过程并非呈理想塑性。综合比较国际上广泛应用的四种规范可以认为，欧洲规范和欧洲模式规范能较好的反映纵筋配筋率和柱截面对板柱节点受冲切破坏承载力的影响。本文基于双剪强度准则和刚塑性理论推导了板柱节点受冲切破坏承载力计算的理论公式，公式计算值与本文试验值吻合良好，将该理论公式与收集到的历史数据对比，也吻合良好。

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第 1 章 绪论

1.1 选题背景和意义

1.2 钢筋混凝土板受冲切破坏的试验研究简况

1.3 钢筋混凝土板受冲切承载力的理论研究简况

1.4 国际规范对板柱节点受冲切承载力的计算公式

1.5 本文研究的主要内容

第 2 章 钢筋混凝土板柱节点受冲切试验方案

2.1 试验目的

2.2 试件设计和制作

2.3 试件参数设计

2.4 混凝土配合比和试件施工

2.5 试验装置

2.6 试验测试内容和测试方案

2.7 试验加载制度

2.8 本章小结

第 3 章 钢筋混凝土板柱节点受冲切试验现象及结果

3.1 构件材性试验

3.2 试验数据及试验现象整理

3.3 本章小结

第 4 章 钢筋混凝土板柱节点受冲切破坏试验分析

4.1 引言

4.2 柱截面形状对板柱节点受冲切性能影响

4.3 纵筋配筋率对板柱节点受冲切性能的影响

4.4 冲切破坏锥面角度及控制截面选取讨论

4.5 钢筋混凝土板受冲切破坏板内斜裂缝形成过程分析

4.6 本章小结

第 5章 钢筋混凝土板受冲切承载力理论计算

5.1 引言

5.2 主要的国际规范公式计算值与本文试验值比较

5.3 基于双剪强度理论和刚塑性理论的理论计算公式推导

5.5 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文