鋼筋混凝土梁柱強度界面對框架力學(xué)性能影響研究.pdf

1、在實際工程中，當(dāng)鋼筋混凝土框架（本文簡稱框架）梁與柱混凝土強度等級相差較大時，通常先澆筑柱的混凝土，隨后再澆筑梁混凝土?，F(xiàn)階段大量工程實際做法是，任由柱相應(yīng)的高強度等級混凝土在節(jié)點處流入梁內(nèi)，并主觀認為是偏于安全的。但該類施工做法在一定程度上改變了結(jié)構(gòu)設(shè)計，并在梁內(nèi)形成了強度界面（本文強度界面特指鋼筋混凝土框架梁柱節(jié)點附近，先澆筑柱高強度等級混凝土并越界流入梁中，和后期澆筑的梁低強度等級混凝土之間形成的界面。）它對結(jié)構(gòu)性能的影響存在不確

2、定性。
　　本文采用理論分析與數(shù)值模擬相結(jié)合的研究方法，建立了一個6層框架計算模型，根據(jù)實際施工中常規(guī)做法，設(shè)計了無強度界面框架（模型-000，梁柱混凝土同時澆筑）、有強度界面框架（分別為模型-200、模型-500、模型-800，柱高強度混凝土流入梁內(nèi)距離分別為200mm、500mm、800mm）的4種模型，首先采用pushover靜力分析手段，研究強度界面位置對塑性鉸出現(xiàn)位置的影響;然后建立強度界面數(shù)值分析模型并與文獻中的試驗對

3、比，驗證動力分析模型的適用性;最后基于驗證后數(shù)值分析模型，采用時程分析法研究不同模型動力響應(yīng)的差異，以期為工程設(shè)計提供參考。主要研究結(jié)論如下:
　　(1)強度界面的位置直接影響結(jié)構(gòu)中塑性鉸出現(xiàn)的位置。無強度界面框架相對于有強度界面框架，其塑性鉸出現(xiàn)位置距離柱側(cè)面更遠，結(jié)構(gòu)抗震性能更優(yōu)越。
　　(2)以模型-500框架為基準(zhǔn)，對比有、無強度界面框架的力學(xué)性能，包括承載力（屈服荷載、峰值荷載、極限荷載）、剛度、延性等，得到無強度

4、界面框架各指標(biāo)均優(yōu)于有強度界面框架:屈服荷載高約31.54％、峰值荷載高約16.06％、剛度高約5.53％、延性系數(shù)高約3.5％，表明強度界面的留設(shè)對結(jié)構(gòu)抗震不利。
　　(3)對有強度界面的3種框架進行力學(xué)指標(biāo)對比，得到隨著柱高強度混凝土流入梁內(nèi)越長，則框架抗震性能略有提高。因此，在施工梁柱非等強框架時，宜對非等強梁柱節(jié)點進行整澆，即柱與梁同時澆筑。當(dāng)施工條件不滿足梁、柱混凝土同時澆筑時，柱高強度等級混凝土流入梁內(nèi)距離不宜小于1倍

5、梁高，距離宜在2～3倍梁高范圍內(nèi)。
　　(4)通過對強度界面處傳力機理研究，提出一種強度界面數(shù)值計算模型，把強度界面考慮為具有一定厚度的薄弱層(10mm)，并對界面及非界面位置賦予不同的材料本構(gòu)。采用本文提出的強度界面數(shù)值計算模型計算結(jié)果與已有試驗結(jié)果吻合較好，驗證了模型的適用性。
　　(5)分別建立無強度界面框架與有強度界面框架（以模型-500為例）動力分析模型并進行模態(tài)分析，得到無強度界面框架第一階自振頻率為0.9576

6、8Hz，有強度界面框架第一階自振頻率為0.94857Hz，無強度界面框架自振頻率大于有強度界面框架，表明無強度界面框架側(cè)向剛度高于有強度界面框架。
　　(6)通過對無強度界面框架與有強度界面框架進行動力響應(yīng)分析，對比頂點位移、層間位移角、頂點加速度以及基底剪力，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)對輸入地震波的頻譜特性比較敏感，無強度界面框架的頂點位移小于有強度界面框架;層間位移角方面，無強度界面框架小于有強度界面框架;頂點加速度方面，無強度界面框