预应力及水平加腋对混凝土框架节点承载力影响研究

摘要

随着施工技术水平和建材质量的提高，混凝土结构的节点越来越复杂。为适应预应力筋锚固和一柱多梁的施工要求，经常需要对梁端进行水平加腋，将预应力筋甚至部分非预应力筋布置在加腋区域。目前国内外对节点的受力机理看法还不够一致，对复杂节点的研究争议较多。因此采用实体试验及分析软件对节点进行模拟成为一种常用的研究方法。 本人参与模型试验整个过程，对预应力和水平加腋的作用取得直观认识，并进行了理论分析。之后运用ANSYS分析软件对多种情况下预应力和水平加腋对节点承载力的影响进行了分析。本文的内容主要为两部分：一是在预应力和水平加腋的影响下节点核心区的受力机理及承载力性能发生的变化；二是预应力和水平加腋可能造成的节点核心区外(梁端、加腋处、边梁等)的影响，并对施加预应力及水平加腋时节点的设计方法及构造措施进行探讨。最后本文总结了预应力及水平加腋情况下节点的受力性能，对仍需解决的问题进行论述和评价，对其发展前景进行展望。 研究结果表明：对节点施加预应力和水平加腋可以满足工程中的需要。预应力和水平加腋对节点核心区形成了有益的约束，节点核心区的受力性能有所改善。但是在节点核心区之外出现了其它形式的不利影响：预应力筋横向外凹，产生了横向的拉应力，若不对其施加足够的约束，将会造成混凝土横向拉裂。此外，预应力筋偏心过大，会造成节点核心区外侧和边梁端部出现横向拉应力，产生不利影响。此外，预应筋线型由平面曲线变成了空间曲线，其预应力损失的计算方法发生改变，计算结果表明，将数值平面投影作为曲线近似形状算得的预应力损失过小，设计时必须考虑空间效应对预应力损失的影响。

目录

文摘

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第一章：引论

1.1节点理论和实践的现状

1.1.1节点研究发展概况

1.1.2节点理论概况

1.2预应力和水平加腋作用下的框架节点

1.3关于预应力及水平加腋对框架节点的影响

1.3.1水平加腋对节点承载力的影响

1.3.2预应力筋对节点承载力的影响

1.4本文研究的内容

第二章：关于加腋和预应力对节点影响的试验研究

2.1模型设计

2.1.1模型设计与制作

2.1.2加载装置和方法

2.2试验现象和分析

2.2.1试件的破坏过程

2.2.2试件的荷载-位移滞回曲线

2.2.3柱筋应力

2.2.4节点箍筋应力

2.3试验结论

第三章：对节点核心区的ANSYS模拟和理论分析

3.1 ANSYS建模

3.1.1 ANSYS分析的必要性

3.1.2建模过程

3.2节点核心区受力机理的分析

3.2.1弹性分析和塑性分析的比较

3.2.2预应力对节点核心区的影响

3.2.3节点核心区箍筋所受到的影响

3.2.4核心区混凝土受到的影响

3.2.5柱纵筋拉应变

3.2.6核心区剪切变形

3.3小结

第四章：核心区之外的破坏形式和预应力损失

4.1核心区外的破坏形式

4.2 ANSYS分析现象和理论解释

4.2.1梁端出现塑性铰和塑性铰外移

4.2.2预应力筋向外弯曲引起的崩坏现象

4.2.3节点核心区外侧和边梁端部Z向受拉破坏

4.3 ANSYS分析小结

4.4预应力筋线型对预应力损失的影响

4.4.1对预应力损失的估计

4.4.2预应力筋和孔道壁之间摩擦引起的应力损失σl2

4.4.3锚具变形、预应力筋内缩引起的应力损失σl1

4.4.4小结

第五章 对节点的设计的建议

5.1节点核心区的设计

5.2预应力和加腋影响下节点的设计方法

5.2.1预应力筋线型的选择

5.2.2对预应力施加拉筋

5.2.3对加腋尺寸的要求

5.2.4加腋配筋

5.2.5核心区和边梁背面配筋

5.2.6通高加腋对节点的有利作用

第六章 结论及展望

6.1有待进一步研究解决的问题

6.1.1梁柱斜交

6.1.2中间节点，顶层节点和空间节点

6.1.3粘结滑移

6.1.4施工中遇到的问题

6.2评价和展望

致谢

参考文献:

附录A ANSYS模型命令流(试件TA-2)

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果