建筑结构节点低周反复试验方法研究
结构低周反复荷载试验
低周反复加载静力试验学习建筑结构的抗震试验,首先要解决如下的问题:抗震试验按照试验方法和试验手段的不同,可以分为哪几种方法?各有什么特点?低周反复加载静力试验的加载制度?伪静力试验量测项目和内容一般应包括哪些?伪静力试验的结果如何表达,如何用于进行结构抗震性能的评定?如何通过结构的强度、刚度、延性、退化率和能量耗散等方面的综合分析,来分析结构的特性和能力?拟动力试验的特点?地震模拟振动台动力加载试验在抗震研究中有什么作用?在选择和设计振动台台面的输入运动时,需要考虑哪些因素?掌握结构抗震试验的特点是荷载作用反复,结构变形很大,试验要求做到结构构件屈服以后,进入非线性工作阶段,直至完全破坏。
因此试验中要同时观测结构的强度、变形、非线性性能和结构的实际破坏状态。
建筑结构的抗震试验按照试验方法和试验手段的不同,可以分为低周反复加载试验(伪静力试验)、拟动力试验和动力加载试验。
要理解各种试验方法和试验手段的特点,以便更好地获得测试结果和进行分析。
通过伪静力试验,能获得结构构件超过弹性极限后的荷载变形工作性能(恢复力特性)和破坏特征,也可以用来比较或验证抗震构造措施的有效性和确定结构的抗震极限承载能力。
进而为建立数学模型,通过计算机进行结构抗震非线性分析服务,为改进现行抗震设计方法和修订设计规范提供依据。
这种试验方法的设备比较简单,甚至可用普通静力试验用的加载设备。
加载历程可人为控制,并可按需要加以改变或修正。
试验过程中,可停下来观察结构的开裂和破坏状态,便于检验校核试验数据和仪器设备工作情况。
由于对称的、有规律的低周反复加载与某一次确定性的非线性地震相差甚远,不能反映应变速率对结构的影响,无法再现真实地震的要求。
为了弥补伪静力试验的不足,可利用计算机技术,用计算机来检测和控制整个试验。
结构的恢复力可直接通过测量作用在试验对象上的荷载值和位移值而得到,然后再通过计算机来完成非线性地震反应微分方程的求解。
这种方法称为拟动力试验。
考虑折叠效应的一种钢结构新型梁-柱节点的低周反复试验研究
考虑折叠效应的一种钢结构新型梁-柱节点的低周反复试验研究詹淑贞;孙爱伏;邵永波【摘要】提出了一种新型钢框架梁-柱削弱节点形式——波纹腹板削弱型节点.这种新型梁-柱节点是将靠近柱翼缘的工字梁腹板局部改成具有折叠效应的波纹腹板来削弱工字梁的抗弯能力,将失效部位从梁-柱节点的焊接部位转移到工字梁波纹腹板所在截面处,达到塑性铰外移的目的.而且波纹腹板还可以阻止受压翼缘在屈服之后发生局部失稳.本文通过低周反复试验考察了波纹腹板削弱型梁-柱节点的抗震性能.试验表明,波纹腹板削弱型梁柱节点的强度破坏出现在波纹腹板处的截面,梁柱连接处的焊缝没有破坏,实现了塑性铰外移的目的;而且由于波纹腹板的支撑作用,翼缘在屈服后没有严重局部失稳.另外,通过和传统梁柱节点对比发现,波纹腹板新型梁柱节点在出现塑性铰后没有出现明显的强度退化现象,波纹腹板削弱型梁柱节点的滞回曲线稳定饱满,具有更好的耗能性能.综上所述,该波纹腹板削弱型梁柱节点起到将塑性铰从梁柱根部外移、护梁柱焊缝的作用,具有良好的延性和滞回耗能性能,可以替代传统梁柱用于钢框架结构.%A new type of reduced beam section (RBS) beam-to-column connection called accordion Web RBS (AW-RBS) is introduced in this paper, in which the flat web of conventional I-beam is replaced with corrugated web near the column in order to weaken bending resistance of the beam. The main purpose of this design is to transfer the plastic hinge as well as failure location from fragile joint welds to corrugated web zone with good ductili-ty. An additional advantage of preventing beam flange from local buckling can also be expected after yield. Quasi-static tests are carried out to investigate the aseismic behaviorof the local corrugated web connection. Shown by the results,failure of the AW-RBS connection developed at the corrugated zone of the beam with no sign of joints weld fracture,and beam flanges experienced no local buckling after field due to supporting function of the corrugated web. In addition,based on comparison of quasi-static test results between the connections with corrugated web and those with traditional flat web,it can be concluded that there is no obvious strength decline after plastic hinge de-veloping on the beam of AW-RBS connection,and its plump hysteretic curve shows excellent aseismic performance. In conclusion,the proposed connection has the ability of moving plastic hinge away fromjoint,protecting joint weld and achieving good energy dissipation capacity,which can be used in the strong earthquake area.【期刊名称】《烟台大学学报(自然科学与工程版)》【年(卷),期】2018(031)001【总页数】8页(P61-68)【关键词】削弱型节点;波纹腹板;塑性铰外移;低周反复试验;钢框架抗震【作者】詹淑贞;孙爱伏;邵永波【作者单位】烟台大学土木工程学院,山东烟台264005;烟台大学土木工程学院,山东烟台264005;烟台大学土木工程学院,山东烟台264005【正文语种】中文【中图分类】TU3911994年的美国北岭地震和1995年的日本神户地震中,钢框架结构发生了严重破坏,梁柱连接焊缝发生了脆性断裂[1-4],因而,国内外的学者对梁柱节点进行了大量研究[5-6],也出现多种新型的梁柱节点.设计新型梁-柱节点的主导思想是:塑性铰外移.新型梁-柱节点主要有两大类:加强型节点和削弱梁型节点.削弱梁的抗弯承载力是塑性铰外移的一种有效途径.通过某种方式削弱靠近柱翼缘的梁截面,在地震作用下,削弱处截面首先形成塑性铰,保护梁柱连接焊缝,实现强节点弱构件设计思想的同时满足延性要求.由于工字型梁的抗弯承载力主要由梁翼缘宽度和梁截面高度决定,因此减小梁翼缘宽度或者降低梁截面的高度[7-8]是常见的2种行之有效的方法.狗骨型节点在低周循环荷载作用下表现出良好的延性性能并能够稳定地耗散地震能量[9-12],但同时横向弯扭屈曲是这类节点一个主要的问题所在.腹板开孔型节点[13-14]则利用削弱腹板来降低工字梁的抗弯能力,但是同时带来的不利问题是腹板的抗剪能力可能发生较大的降低.本文利用波纹腹板的折叠效应,提出一种新型梁柱节点——波纹腹板削弱型梁-柱节点.由于波纹腹板具有折叠效应,所以它自身抗弯能力基本可忽略不计,所以这种节点预期可在波纹腹板部位首先形成塑性铰;而且波纹腹板对受压翼缘起到一定支撑作用,可防止翼缘屈服后发生严重局部屈曲;由于波纹腹板的存在,该区域面外刚度相对较大,在形成塑性铰后不容易发生面外失稳,改善了腹板的稳定性.本文通过低周反复试验考察了该新型梁柱节点的抗震性能.1 局部采用波纹腹板的钢结构梁-柱节点在工字梁局部采用波纹腹板的钢结构梁-柱节点的结构图和施工图参见文献[15]中图1.工字型梁的平腹板在靠近柱翼缘的某区域内设计成正弦曲线型波纹腹板,并与另外一块对称的波纹腹板用角焊缝连接形成一种喇叭形波纹腹板.梁翼缘与柱翼缘用完全熔透的坡口焊缝连接,梁腹板与柱翼缘用双面角焊缝连接,以形成完全的刚接节点.由于折叠效应,波纹腹板不抗弯,因此在波纹腹板区域,梁腹板对于抗弯所做的贡献几乎可以忽略不计,可以认为此区域弯矩全部由翼缘承担.因此,就形成了所谓的削弱型截面并且削弱区域波纹腹板可以提供足够的抗剪能力.2 试验研究为了考察波纹腹板削弱型梁-柱节点的抗震性能,并和传统梁柱节点的抗震性能进行对比,本文对2个相同尺寸的梁柱节点进行了低周反复试验研究,一个是波纹腹板削弱型梁柱节点,一个是传统平腹板梁柱节点.2.1 试验试件图1所示为试验中采用的局部带波纹腹板工字梁与工字形截面柱通过焊接形成的刚性梁-柱节点几何尺寸图.柱高2.5 m,截面尺寸为:HW300 mm×300 mm×10 mm×15 mm;梁长2 m,翼缘为-175 mm×10 mm,腹板为-280 mm×6 mm.试验测得的材料属性如表1所示.表1 试件的材料属性Tab.1 Material properties of specimen板件厚度/mm屈服强度/MPa极限强度/MPa弹性模量E/MPa伸长率/%柱腹板10286440205×105325柱翼缘152****8205×105338梁腹板6311431205×105297梁翼缘10264362205×1053252.2 试验装置试验采用电液伺服加载系统,用来施加梁端的反复荷载.试验时,柱两端采用铰接,限制柱下端的水平和竖向位移,限制柱上端的水平位移.使试件成为静定结构.柱顶放置一个300 t的液压千斤顶A,试验时对柱施加764 kN的恒定轴向压力,约相当于柱全截面屈服压力的30%.在钢梁距离柱翼缘2 m处的工字梁上利用螺栓将钢梁与双球铰连杆加载器千斤顶B作动器底板相连,施加反复荷载,荷载范围±50 t,行程±200 mm,系统精度1%.试验加载装置见图2.为防止试验过程中梁发生平面外扭转现象,在梁端做了无间隙主动导向防侧移装置,如图3所示,在试件梁端焊接一块端板,端板通过螺栓与2组竖向导轨-滑块副相连,这样可以保留梁端竖向自由度,使梁端可以上下自由移动,同时2组竖向导轨-滑块副会限制梁端发生面外横向移动;导轨-滑块副下端与一旋转副轴承相连,轴承可以使梁端发生绕面内的自由转动,而不能发生其他方向的转动,这样就保留了梁端绕面内的转动自由度;轴承下连接2组水平向导轨-滑块副,保留梁端水平自由度,使梁端可以沿水平向自由移动.综上所述,导向防侧移装置在保留梁端水平、竖向、转角3个方向自由度的同时限制了梁端的平面外其他3个自由度,起到导向作用.理论上,可以起到防侧移的作用.2.3 试验加载机制目前常用的拟静力试验加载规则主要有3种:力控制加载,位移控制加载,力-位移混合控制加载.由于在试验过程中很难精确界定试件的屈服荷载和屈服位移,试验参考美国AISC抗震规范[16],采用变幅值位移控制加载方式,以层间位移角来控制加载.试验时以连接处的转角θb代替层间侧移角θc,如图4所示.加载制度如图5所示.图1 节点尺寸(单位:mm)Fig.1 Geometric schematic of typical corrugated web reduced beam-column connection图2 试验装置Fig.2 Schematic of test set-up图3 梁端导向防侧移装置Fig.3 Schematic of lateral support device试验时,每个试件上都布置了位移计和应变片.本次试验总共布置了5个位移计,其中位移计1和位移计2用来检测塑性铰区域的转角,位移计3和位移计4用来检测柱节点域的转角,位移计5布置在梁的加载位置正下方用来记录加载过程中梁的位移同时也可以得到整个梁的转角,位移计的布置如图2中所示.本次试验还在梁的翼缘,腹板,波纹腹板,柱子翼缘布置了应变片,用于记录试件试验过程中的应变变化.柱翼缘在靠近端板位置上下各布置2个应变片用于监测柱的竖向变形,准确控制加载.图4 层间位移角Fig.4 Schematic of story drift angle2.4 试验结果通过观察试验现象和分析试验数据,考察本次试验的2个节点试件的滞回性能和延性性能.2.4.1 破坏模式试验表明,波纹腹板削弱型梁柱节点的梁柱连接焊缝没有破坏,在波纹腹板处,梁翼缘屈服,形成塑性铰,达到了保护节点、使塑性铰外移的目的,如图6所示.而且翼缘屈服后,由于波纹腹板的支撑作用,没有严重鼓曲现象.另外,波纹腹板处,梁也没有向外弯扭.这说明,波纹腹板削弱型梁柱节点具有较好的抗震性能.图5 试验加载制度Fig.5 The loading history对于传统梁柱节点,由于加工时,梁柱连接焊缝进行了加强,在试验中,也没有发生脆性破坏,但是塑性铰靠近梁端,转动能力较差如图7所示;而且,翼缘在屈服后,由于受压,向外鼓曲较严重,致使承载力下降较大;另外,塑性铰处腹板向外弯扭,在试验过程中,梁发生弯扭屈曲,造成试验中止.综上所述,相较于传统的梁柱节点,新型节点能在梁上波纹腹板处形成塑性铰,避免梁柱连接焊缝脆性破坏.而且塑性铰处,翼缘和腹板的局部稳定性更好一些.所以,从破坏模式上讲,波纹腹板削弱型梁柱节点具有更好的抗震性能.图6 波纹腹板钢结构工字梁-柱节点破坏Fig.6 Failure mode of corrugated web reduced beam-column connection图7 平腹板节点破坏Fig.7 Failure mode of conventional connection2.4.2 滞回性能 (1)波纹腹板削弱型梁柱节点的滞回耗能性能波纹腹板削弱型梁柱节点的滞回曲线如图8所示.试验过程中,梁端层间位移角为 1.5%弧度时,翼缘焊缝中心处及波纹腹板区域的涂漆出现微小起皮现象,说明此位置开始屈服.从梁局部波纹腹板节点的滞回曲线可以看出,层间位移角在5%弧度以内,滞回环均稳定饱满.试验过程中,没有观察到明显地荷载下降现象.梁根部柱翼缘的最大正弯矩为183.89 kN·m,最大负弯矩为205.13 kN·m,与平腹板节点相比,强度降低很小.当层间位移角达到4%弧度的第二个循环时,梁上腹板两侧波纹腹板两边各有一处微小屈曲,并没有造成荷载的大幅下降.随着加载位移的继续增大,荷载有微小下降,但较平腹板节点而言,荷载下降非常小.以上分析可知:梁上局部波纹腹板的存在延迟了梁的局部屈曲,且降低了梁的屈曲程度.由于给梁端加载的千斤顶的初始加载位置不在零位,当梁端层间位移加载到5%弧度时,千斤顶向上已达最大行程,此时,单向向下加载到160 mm,试验停止.(2)传统梁柱节点的滞回耗能性能波纹腹板削弱型梁柱节点的滞回曲线如图9所示.传统梁柱节点试验过程中,梁端层间位移角为 1%弧度时,梁翼缘焊缝中心处涂漆出现微小起皮现象,说明此位置开始屈服.层间位移角达到0.03 rad之前节点滞回环饱满稳定.梁根部柱翼缘的最大弯矩为208.98 kN·m.随着加载位移逐渐增大,由于梁翼缘与腹板的屈曲,弯矩逐渐下降.试验结束后,平腹板节点在距柱翼缘100~300 mm范围内梁翼缘与腹板发生了严重屈曲.2.4.3 波纹腹板与平腹板钢结构工字梁-柱节点的抗震性能对比波纹腹板钢结构工字梁-柱节点与平腹板钢结构工字梁-柱节点的荷载-转角骨架曲线如图10所示.梁端转角等于梁端位移值与梁端加载作动器中心到柱中心之间的距离的比值.从荷载-转角骨架曲线的对比可以看出,普通节点在转角3%以后荷载下降十分明显,而局部波纹腹板节点的层间位移角较大但却没有明显的荷载下降现象,表现了良好的延性性能.图8 梁局部波纹腹板节点滞回曲线Fig.8 Hyteretic curve of beam local corrugated web connection图9 普通节点滞回曲线Fig.9 Hyteretic curve of conventional connection滞回曲线是评估节点抗震性能的重要指标之一.对比2试件的滞回曲线(图8,9),可以看出波纹腹板钢结构工字梁-柱节点的滞回曲线相对平腹板钢结构工字梁-柱节点的滞回曲线较为饱满、稳定.滞回曲线所包裹的面积较大,表现出了较好的能量耗散能力.试验中,新型节点的转角超出了AISC抗震规范中关于钢框架节点在强震地区的转角规定.AISC抗震规范中规定:在低周循环荷载试验下,至少有一个完整的荷载循环,节点的塑性转角可以达到0.03 rad或者全转角可以达到0.04 rad同时强度下降不超过梁全截面塑性强度的20%,则该节点可用于强震地区的钢框架抗震结构.试验得到的节点各项性能如表2所示.可以看出局部波纹腹板节点的能量耗散能力、延性系数及等效粘滞阻尼比都比平腹板节点高,说明本文提出的新型节点耗能能力较普通节点有较大改善.2试件的转角对比关系如图11所示.可以看出梁端转角约0.038 rad之前梁局部波纹腹板节点的波纹段转角明显大于平腹板节点相应位置的转角,说明波纹腹板的存在降低了梁上波纹段的刚度.如图11所示梁端转角0.038 rad之后平腹板与波纹腹板型节点波纹段相应位置的转角急剧增大的原因是:平腹板节点在靠近柱翼缘100~300 mm范围内严重屈曲.而新型节点则由于波纹段梁翼缘较小的宽厚比,增加了翼缘的局部稳定性,使梁截面的塑性首先得到充分发展,然后发生稳定的塑性屈曲.因此其屈曲现象明显滞后且没有造成荷载迅速下降.另外,平腹板节点相应位置转角在梁端转角0.02 rad后上升明显是因为此时梁已经发生屈曲,与新型节点相比屈曲发生较早,这与前文分析一致.表2 试验得到的节点各项性能Tab.2 Performance indices of the tested connections节点屈服位移Δy/mm极限位移Δμ/mm耗散能量/(kN·mm)延性系数μ等效粘滞阻尼系数ξeq平腹板节点205836179083341040局部波纹腹板节点1961075252080555042图10 骨架曲线Fig.10 The skeleton curve图11 两试件波纹段转角对比Fig.11 The rotation of corrugated web zone波纹腹板区域中心处沿梁截面高度上的轴向应变分布如图12所示.d1表示波纹腹板中心到梁翼缘的距离.本文图只给出了腹板中心到梁上翼缘的应变分布关系,波纹腹板中心到下翼缘的轴向应变分布关系可以认为与该图是对称关系.从图12可以看出波纹腹板中心处的轴向应变很小,与翼缘表面较大的应变相比,可以忽略不计.波纹腹板区域的轴向拉应力主要由梁翼缘承担.验证了波纹腹板区域的折叠效应.波纹腹板工字钢梁-柱节点沿梁翼缘中心线的应变分布关系如图13所示.d2表示梁翼缘中心线到柱翼缘的距离.从图13中可以看出,翼缘上的最大应变首先在焊缝附近和波纹腹板区域出现,并逐渐向柱翼缘和梁端的方向扩展,波纹腹板区域梁翼缘应变最大,最先进入屈服,形成塑性铰,实现了塑性铰外移的目的.图12 波纹腹板区域的轴向应变Fig.12 The vertical profile envelope of axial strain through the corrugated region图13 波纹腹板型节点沿梁中心线的应变分布关系Fig.13 Normalized longitudinal strain profile along the beam top flange3 结论本文提出了一种新型的削弱型节点形式——波纹腹板削弱型钢结构工字梁-柱节点.该新型节点的设计原理是:削弱腹板对工字钢梁抗弯所做的贡献.通过对波纹腹板钢结构工字梁-柱节点与平腹板钢结构工字梁-柱节点试验和理论分析得到:本文所提出新型节点能够在梁上距离柱翼缘一定距离的削弱区域形成塑性铰.试验证明梁端层间位移角达到5%弧度时,新型节点强度并没有明显的下降,超过了目前的强震地区钢框架结构节点的转角的规定.通过试验研究和理论分析,可以得出如下结论.(1)钢组合梁上波纹腹板区域的抗弯承载力主要由梁翼缘承担,由于波纹腹板的折叠效应,腹板对抗弯所做的贡献可以忽略不计.(2) 本文所研究的这种新型节点可以降低焊缝附近的塑性应变并且有效地将塑性应变集中在削弱区域,因此,试验过程中塑性铰以外区域没有发生脆性断裂现象. (3)由于波纹腹板的存在,延迟了翼缘的屈曲,降低了梁的屈曲程度.得到了相对稳定可靠地能量耗散机制,有效地改善了节点的抗震性能.(4)试验表明,新型节点的滞回曲线饱满,呈纺锤形,没有明显的捏拢现象;传统平腹板节点的滞回曲线较扁瘦.说明新型节点抗震性能得到了较大的改善.参考文献:[1] Northridge Steel Update I.AISC[S]. Chicago: American Institute of Steel Construction, 1994.[2] Interim Guidelines: Evaluation, Repair, Modification and Design of Steel Moment Frames. SAC[S]. California:Federal Emergency Management Agency, 1995.[3] 黄南翼, 张锡云.日本阪神地震中的钢结构震害[J].钢结构,1995,10(28): 118-127.[4] IWANKIW N, ZORUBA S. Steel moment frames: resolution of recent seismic detailing and material shape issues[J]. Journal of Constructional Steel Research, 2002, 58: 495-510.[5] KIM T, STOJADINOVI B. Seismic performance of pre-northridge welded steel moment connections to built-up box columns[J]. Journal of Structural Engineering. 2008(2): 289-299.[6] CHEN C C, LIN C C, TSAI C L. Evaluation of reinforced connections between steel beams and box columns[J]. Engineering Structures, 2004,26: 1889-1904.[7] WILKINSON S, HURDMAN G, CROWTHER A. 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传统木结构典型榫卯节点基于摩擦机理特性的低周反复加载试验研究_高永林
第 36 卷 第 10 期 2015 年 10 月 Vol. 36 No. 10 Oct. 2015
017
DOI: 10. 14006 / j. jzjgxb. 2015. 10. 017
从以上研究可以看出,研究主要集中在 对榫卯 节点进行 加 固 方 面,且 偏 重 于 较 为 宏 观 的 研 究。 虽 然摩擦对于榫卯节点在地震作用下的耗能减震作用
140
已有定性结 论,但 是 在 单 节 点 改 变 摩 擦 系 数 情 况 下 对木构架抗震性能影响的研究仍然较少,鉴于此,本 文作者在已有研究[1,5]基础上,就典型榫卯节点的摩 擦特性对结 构 耗 能 能 力 影 响 进 行 量 化 分 析,进 而 为 建立基于摩擦特性的恢复力模型奠定基础; 通过对 榫卯节点接触面进行抹油处理来改变节点的摩擦系 数,对榫卯节点进行低周反复加载试验,研究不同摩 擦系数下 节 点 的 滞 回 曲 线、刚 度 退 化 曲 线、耗 能 能 力、延性变化等性能。
2. Engineering Seismic Institute in Yunnan Province,Kunming 650500,China; 3. Yunnan Normal University,Kunming 650500,China;
4. Tianjin United Environmental Protection Engineering Design Co.,Ltd,Tianjin 300000,China)
基金项目: 国家自然科学基金项目( 51168025) ,国家科技支撑计划( 2013BAK13B01) 。 作者简介: 高永林( 1981— ) ,男,河北内丘人,博士研究生,工程师。E-mail: 120542171@ qq. com 通信作者: 陶忠( 1968— ) ,男,云南曲靖人,工学博士,教授。E-mail: tsy0410km@ 126. com 收稿日期: 2015 年 3 月
低周反复加载试验
不同加载方案得到的滞回曲线
周期性加载的局限性
由于地震对结构的输入是随机的,结构 的反应也是随机的,任何一种周期性加 载方案都不可能很好地代表地震作用。
传感器的设置
1. 2.
注意关键内容的量测 恢复力试验中的P-、M-、-等参数 研究破坏机制时破坏区域塑性铰 设计合理的测点数量 提高测量精度 传感器有足够的量程,满足大位移量测 要求
砖墙低周反复加载试验
砖墙低周反复加载试验
砖墙低周反复加载试验全貌
窗间墙低周反复加载试验
无砂碎砖混凝土低周反复加载试验
试 验
EVG 3 D 板 恢 复 力 特 性
带框剪力墙低周反复加载试验
载框 试架 验结 点 低 周 反 复 加
东 方 明 珠 电 视 塔 节 段 模 型 施 工
东方明珠电视塔节段双向恢复力特性试验
试验前准备工作
受弯构件恢复力特性试验
高架桥悬臂梁恢复力特性试验
恢高 复架 力桥 特悬 性臂 试梁 验平 面 外
高 层 建 筑 转 换 层 抗 震 性 能 试 验
梁 式 转 换 层 结 构 破 坏 现 象
砌块墙体低周反复加载试验
带窗混凝土小型空心砌块墙体滞回特性试验
混凝土砌块抗震性能试验
多层框架结构
砌体结构
梁式试件
1. 2. 3.
对于在弯矩、剪力、轴力作用下的梁式试件, 可采用横卧受力形式,试件加载点应设计有 突出梁面和梁底的支托 消除加载设备对梁身的局部影响 明确理论危险截面位置 模拟压弯构件锚入支托部分钢筋的工作
梁式试件在低周反复荷载作用下应采取 消除自重的措施。
梁式试件
单层砖房低周反复加载试验破坏现象
二层砌体结构房屋低周反复加载试验
结构低周反复加载静力试验
六、试验加载装置设计 1、强度要求 2、刚度要求 3、真实要求 4、简便要求
七、试验设备准备计划 试验荷载方案完成后,需进行制定试验设备准备计划, 说明设备的型号、数量、ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ源以及准备方式。
第五节 试验观测方案设计
测试方案通常包括的内容有: (1)按整个试验目的要求,确定试验测试的项目; (2)按确定的量测项目要求,选择测点位置; (3)综合整体因素选择测试仪器和测定方法。 一、观测项目的确定 在确定试验的观测项目时,首先应该考虑反映结构工作 状况的整体变形,如梁的挠度。而在条件许可的情况下,根 据试验目的,也经常需要测定一些局部变形,如应变、裂缝 和钢筋滑移等。 总的来说,破坏性试验本身能够充分地说明问题,观测 项目和测点可以少些,而非破坏性试验的观测项目和测点布 置,则必须满足分析和推断结构工作状况的最低需要。
五、地震模拟振动台 地震模拟振动台是再现各种地震波对结构进行动力 试验的一种先进试验设备,其特点是具有自动控制和数 据采集及处理系统,采用了电子计算机和闭环伺服液压 控制技术,并配合先进的振动测量仪器,使结构动力试 验水平提高到了一个新的高度。
当摇动千斤顶手柄时,蜗杆就带动螺旋杆顶升,对结构施 加顶推压力,加载值的大小可用测力计测定。 三、螺旋、弹簧加载 常用构件的持久荷载试验。当荷载值较小时,可直接 拧紧螺帽以压缩弹簧;当荷载值很大时,需用千斤顶压缩 弹簧后再拧紧螺帽。
第四节 液压荷载
液压加载是目前结构试验中应用比较普遍和理想的一 种加载方法。它的最大优点是利用油压使液压加载器(液 压千斤顶)产生较大的荷载,试验操作安全方便,特别是 对于大型结构构件,当试验要求荷载点数多、吨位大时更 为合适。
仪器的量程应该满足最大测量值的需要。仪器最大被测值 宜小于选用仪表最大量程的80%,一般以量程的1/5~2/3范围 为宜。 选择仪表时必须考虑测读方便省时,必要时采用自动记 录装置。 2、读数的原则 在进行测读时,一条原则是全部仪器的读数必须同时进 行,至少也要基本上同时。 目前如能使用多点自动记录应变仪进行自动巡回检测, 则对于进入弹塑性阶段的试件跟踪记录尤为合适。
低周反复荷载下型钢再生混凝土框架中节点抗震性能试验研究_薛建阳
第47卷第10期2014年10月土木工程学报CHINA CIVIL ENGINEERING JOURNALVol.47Oct.No.102014基金项目:国家自然科学基金(51178384),陕西省留学人员科技活动择优资助项目(陕外专发[2010]26号),住房和城乡建设部科学技术项目(2012-K2-12),陕西省教育厅科研计划项目(12JK0902)和教育部创新团队发展计划(IRT13089)作者简介:薛建阳,博士,教授收稿日期:2013-08-30低周反复荷载下型钢再生混凝土框架中节点抗震性能试验研究薛建阳鲍雨泽任瑞王刚(西安建筑科技大学,陕西西安710055)摘要:为研究型钢再生混凝土框架中节点的破坏特征和抗震性能,进行4榀粗骨料取代率分别为0%、30%、70%、100%的1ʒ2.5模型试件的低周反复加载试验,观察其破坏形态和受力特点,对框架中节点的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、承载能力、强度退化、刚度退化、层间位移角、延性以及耗能能力等力学性能进行分析研究。
结果表明:型钢再生混凝土框架中节点的典型破坏形态是节点核心区剪切斜压破坏;荷载-位移滞回曲线饱满,位移延性系数介于3.95 4.88;弹塑性极限位移角约为1/19 1/26;破坏时节点的等效黏滞阻尼系数介于0.322 0.335;随着再生粗骨料取代率的增加,型钢再生混凝土框架中节点的抗剪承载力和耗能能力有所降低,延性减小。
但是相对于普通型钢混凝土框架中节点而言抗震性能降低不大。
关键词:型钢混凝土结构;再生混凝土;框架中节点;低周反复加载试验;抗震性能中图分类号:TU398+.9TU317+.1文献标识码:A 文章编号:1000-131X (2014)10-0001-08Experimental study on seismic performance of steel reinforced recycled concreteinner-frame joints under low-cyclic reversed loadingXue JianyangBao YuzeRen RuiWang Gang(Xi ’an University of Architecture and Technology ,Xi ’an 710055,China )Abstract :In order to study the failure patterns and seismic performance of steel reinforced recycled concrete (SRRC )inner-frame joints ,low-cyclic reversed loading tests were carried out on four 1ʒ2.5specimens with different coarse aggregate replacement rates.The failure patterns and loading characteristics were observed.The mechanical behaviors ,such as the load-displacement hysteretic curves ,skeleton curves ,load carrying capacity ,degradation of strength and stiffness ,inter-story drift ,ductility and energy dissipation of the inner joints were analyzed.The results show that the main failure patterns of the inner-frame joints are shearing diagonal compression in joint zone.The hysteretic loops of the inner-frame joints are plump and the displacement ductility coefficient is between 3.95and 4.88.The ultimate elastic-plastic drift ratio is about 1/19 1/26,and the equivalent viscous damping coefficient is between 0.322and 0.335when the joints fail.The shear capacity ,energy dissipation capacity and ductility of the steel recycled aggregate concrete inner-frame joint decrease with the increase in the replacement rate of the recycled coarse aggregates.However ,the seismic performances do not degrade obviously compared to the ordinary steel reinforced concrete inner-frame joints.Keywords :steel reinforced concrete structure ;recycled concrete ;inner-frame joint ;low-cyclic reversed loading test ;seismic performanceE-mail :jianyang_xue@163.com引言废弃的混凝土是建筑业中排出的最主要废弃物,这些大量的建筑垃圾加剧了自然环境的恶化,为实现可持续发展,解决和处理这些建筑垃圾迫在眉睫,因此混凝土的再生利用显得尤为重要。
建筑结构试验结构低周反复加载静力试验
M-φ方程表示
♦ 抗震性能判定:强度、刚度、变形、延性、耗能等
♦ 破坏机制研究:为抗震设计提供方法和依据
一般情况下低周反复加载静力试验结果偏于安全,γRE系数
的引入。
6.2 结构低周反复加载静力试验的加载制度
❖ 真实地震的位移时程曲线(多为加速度时程
曲线)
6.2 结构低周反复加载静力试验的加载制度
❖ 用于研究地震作用下空间结构的抗震性能
❖ ♦ 实际结构受力情况
❖ ♦ 结构计算模拟的选取
❖ 1、X、Y轴双向同步加载
❖ 2、X、Y轴双向非同步(异步)加载
❖ 6.2.2
6.3 结构低周反复加载静力试验
❖ 伪静力试验的特点:试验装置及加载设备简
单、观测方便,但加载制度是人为确定的,
与真实情况差异较大,且不能考虑应变速度
混凝土斜压杆
节点核心区
6.3 结构低周反复加载静力试验
❖
6.3.2 钢筋混凝土框架梁柱节点组合体的结构抗震性能试验
❖ 1、试件和边界条件的模拟:十字型节点、上下左
右反弯处截取试件
❖ 由于节点受力的复杂性,试件比例不少于1/2并
辅以足尺试件。
❖ 柱端加载方案和梁端加载方案:区别在于P-Δ效
应
仪测量,或大标距的位移计等。
❖
6.3 结构低周反复加载静力试验
❖
❖
❖
❖
❖
6.3.2 钢筋混凝土框架梁柱节点组合体的结构抗震性能试验
框架节点复杂的受力特征(水平荷载下):以抗剪为主。
♦ 强节点弱构件
梁纵筋屈服内渗滑
♦ 强剪弱弯
移导致节点转动
♦ 强柱弱梁
(作为支座位移)
第六章 结构低周反复加载
5.
节点核心区剪切角可通过核心对角线位 移量来确定;
6.
钢筋应力一般通过电阻应变计测定。
7. 梁内纵筋滑移可通过主筋上一点对 柱面混凝土一点的位移来确定。
6.4 计算机-加载器联机试验 尽管低周反复加载试验可以测定结构在 反复荷载作用下的性能,但是由于试验历 程预先人为设定,不能反映结构在地震作 用下的真实反应。为了真实了解结构在地 震作用下的真实反应,需要按照地震反应 制定加载历程。
பைடு நூலகம்
1.
荷载和支座反力通过测力传感器测定, 梁端加载需要柱端支座反力,而柱端加载 需要梁端支座反力。 2. 荷载变形曲线通过电子位移计测得; 3. 对于梁端或柱端位移的测定,主要是量 测加载截面处的位移,并在控制位移加载 阶段依次控制加载程序; 4. 对于构件塑性铰区段曲率和转角的测点, 一般可在梁或柱距离柱或梁截面1/2截 面高度布置。
钢筋混凝土柱滞回曲线
恢复力模型
恢复力:结构或构件承受外力产生变形后企图恢 复都原有状态的抗力,称为恢复力。
衡量结构的耗能能力,确定结构等效阻尼
比,从恢复力曲线确定结构一次加载到骨 架曲线,结构的初始刚度和刚度退化等重 要参数。
通过试验可以从强度、变形和能量等三个
方面判别和鉴定结构的抗震性能。
通过试验结构或构件的破坏机理,为改进
抗震设计方法和修改设计规范提供依据。
优点:试验过程中
可以随时停下来观察结 构的开裂和破坏状态,可根据试验需要修 正和改变加载历程。 不足之处是:加载历程是事先由试验者确 定的,与地震 记录不发生关系。由于荷载 在是按照力或位移对称反复加载,与实际 地震反应相差很远,另外不能反映应变速 率对结构的影响。
轻型木结构钉节点低周反复试验研究
dsiain c p ct f al ons h e oma c ftec n e t n sb t rw e o ddrcin r aa— is t a a i o ij it ;T ep r r n eo o n ci si et h n la i t sae p rl p o y n f h o e e o
pn l cni poeteb aigc pct a deeg i iai aai f a o t. aes a rv e r a ai n n ryds p t ncp c yo iji s m h n y s o t nl n Kewod l h w o a es utr,niji , et eerh c c cl d y r s i t odf m t cue a n ts rsac , yl a g r r lo t i o
llt t d wo d g a n b th v o rd c i t n n r isp to a a i e o su o r i u a e lwe u tl y a d e e g d s i ai n c p ct i y y;I c e sn h h c n s fOS n ra i g t e ti k e so B
XI NG Hab i HUA Mig ig O ie n xn K ANG Ja u P hf ih a AN Z i u
( ee rh Is tt o t c r n ier ga dD s s rR d ci f o gi nv r t , h n h i 0 0 2 hn ) R sac n tue f r t a E g e n n i t e u t no n j U i s y S a g a 2 0 9 ,C ia i Suu l n i ae o T e i
低周反复试验加载方案
1、加载制度
试验采用在恒定竖向力作用下施加往复水平位移的拟静力试验方法。
试验加载装置如图1所示。
试件通过地梁固定在试验台座上,采用液压千斤顶对试件施加恒定的竖向压力,采用一个液压伺服千斤顶施加往复水平位移,水平加载高度距离地梁顶面3150mm,施加水平位移时先推(正向加载)后拉(反向加载)。
前两级加载的位移角为1/1000、1/500,每级位移循环1次;之后加载的位移角分别为1/200、1/150、1/100、1/75、1/50、1/40、1/35、1/30,每级位移循环2次,位移角加载到1/30或水平承载力下降至极限承载力的85%时,试验结束。
其中位移角为试件加载板上测点的水平位移与该测点高度3150mm的比值。
表2 试件承载力计算
各试件轴压比均为0.13.。
[注册结构专业基础]结构低周反复加载静力试验讲义_secret
第四节结构低周反复加载静力试验结构承受的地震荷载实质上是承受多次反复的水平荷载作用,由于结构是依靠本身的变形来消耗地震输给的能量,所以结构抗震试验的特点是荷载作用反复、结构变形很大,试验要求做到结构构件屈服以后,进入非线性工作阶段直至完全破坏。
由于设备和试验条件的限制,国内外大量的结构抗震试验都是采用低周反复加载的试验方法,即假定在第一振型(倒三角形)条件下给试验对象施加低周反复循环作用的位移或力(图18—4—1),由于低周反复加载时每一加载的周期远远大于结构自身的基本周期,所以这实质上还是用静力加载方法来近似模拟地震作用。
为此人们又称低周反复静力加载试验为伪静力或拟静力试验。
低周反复加载静力试验的不足之处在于试验的加载历程是事先由研究者主观确定的,荷载是按位移或力对称反复施加,因此与任一次确定性的非线性地震反应相差很远,不能反映出应变速率对结构的影响。
一、结构低周反复加载静力试验的加载制度(一)单向反复加载1.控制位移加载法控制位移加载法是在加载过程中以位移为控制值,或以屈服位移的倍数作为加载的控制值、这里位移的概念是广义的,它可以是线位移,也可以是转角、曲率或应变等相应的参数。
当试验对象具有明确有屈服点时,一般都以屈服位移的倍数为控制值。
当构件不具有明确的屈服点时(如轴力大的柱子)或干脆无屈服点时(无筋砌体),则由研究者主观制订一个认为恰当的位移标准值δ0来控制试验加载。
在控制位移的情况下,又可分为变幅加载、等幅加载和变幅等幅混合加载。
(1)变幅加载控制位移的变幅加载如图18—4—1(a)所示。
图中纵坐标是延性系数μ或位移值,横坐标为反复加载的周次,每一周以后增加位移的幅值。
用变幅加载来确定恢复力模型,研究强度、变形和耗能的性能。
(2)等幅加载控制位移的等幅加载如图18—4—2所示。
这种加载制度在整个试验过程中始终按照等幅位移施加,主要用于研究构件的强度降低率和刚度退化规律。
(3)变幅等幅混合加载混合加载制度是将变幅、等幅两种加载制度结合起来如图18—4—3所示。
结构低周反复加载静力试验
结构低周反复加载静 力试验
REPORTING
https://
目录
• 引言 • 结构低周反复加载静力试验原理 • 试验设备与材料 • 试验结果与分析 • 结论与建议 • 参考文献
PART 01
引言
试验目的
评估结构在反复加载 条件下的性能
验证结构在地震、风 载等自然灾害下的响 应
确定结构在低周反复 加载下的损伤机制
试验背景
地震、风载等自然灾害对结构 安全性的影响
结构低周反复加载静力试验在 工程实践中的重要性
国内外在结构低周反复加载静 力试验方面的研究现状和进展
PART 02
结构低周反复加载静力试 验原理
回归分析
利用回归分析方法,建立应力、应变等变量之间的数学模型 ,揭示其内在联系。
结果分析内容
循环特性分析
分析结构在反复加载过程 中的循环特性,如滞回曲 线、刚度退化等。
损伤演化分析
通过分析应变、应力等数 据,评估结构在反复加载 过程中的损伤演化情况。
可靠性评估
结合试验数据和工程经验, 对结构的可靠性进行评估, 为工程应用提供依据。
夹具
用于固定试件,确保其在试验过程中稳定,并能够承受试验加载。夹具设计应 充分考虑试件的形状和尺寸,以确保试件在试验过程中不会发生滑移或转动。
加载装置与控制系统
加载装置
用于施加试验所需的力和扭矩,通常为液压缸或电动缸。加载装置应具有足够的 刚度和稳定性,以确保试验结果的准确性和可靠性。
控制系统
用于控制试验加载的历程和速率,通常为计算机控制系统。控制系统应能够实现 加载的精确控制和自动化,并具有安全保护功能,以防止过载或意外事故的发生 。
PART 03
带楼板薄壁钢管混凝土组合节点低周反复荷载试验研究
带楼板薄壁钢管混凝土组合节点低周反复荷载试验研究带楼板薄壁钢管混凝土组合节点低周反复荷载试验研究随着我国经济的快速发展和城市化进程的推进,高层建筑的需求也越来越大,而高层建筑的结构设计在确保安全和经济性的前提下,也面临着许多挑战。
其中,楼板和节点是高层建筑结构中两个重要的部分,对整体结构的稳定性和承载能力有着重要影响。
为了提高楼板和节点的抗震性能和节约施工成本,带楼板薄壁钢管混凝土组合结构应运而生。
这种新型结构是将钢管和混凝土相结合,通过楼板和节点的设计和施工,有效提升了整体结构的强度和刚度,进而提高抗震性能和承载能力。
本文将对带楼板薄壁钢管混凝土组合节点进行低周反复荷载试验研究,并探讨其在抗震设计中的应用前景。
一、试验研究方案和方法1. 试验样件制备和试验参数确定针对带楼板薄壁钢管混凝土节点的低周反复荷载试验研究,我们从结构中提取了一定数量的节点样件,并根据标准规范确定了试验参数,如荷载水平、循环次数和荷载路径等。
2. 试验装置和仪器设备为了进行准确和可靠的试验,我们使用了专业试验装置和仪器设备,如荷载施加系统、位移控制系统、传感器和数据采集系统等,以确保试验数据的准确性和可读性。
3. 试验过程和数据分析通过对试验样件施加低周反复荷载,并记录其位移、变形和应力数据,我们对节点的承载性能、变形特性和破坏机制进行了详细的分析和研究。
我们还进行了试验前后的断面观察和显微分析,以了解节点的损伤程度和破坏原因。
二、试验结果和分析通过对带楼板薄壁钢管混凝土组合节点的低周反复荷载试验,我们得到了丰富的试验数据和结论:1. 承载性能:带楼板薄壁钢管混凝土组合节点在低周反复荷载下具有较好的承载性能,承载能力明显优于传统节点形式。
2. 变形特性:节点在低周反复荷载下产生的变形主要表现为弹性变形、塑性变形和局部损坏。
节点的变形程度和变形模式与荷载路径和循环次数密切相关。
3. 破坏机制:节点的破坏主要由局部剪切破坏和拉伸破坏组成。
13钢梁-钢筋混凝土柱节点在低周反复荷载作用下受力性能的试验研究
钢梁!钢筋混凝土柱节点在低周反复荷载作用下受力性能的试验研究杨建江(天津大学建筑工程学院"###$%)郝志军(北京市建筑工程研究院北京&###"’)[提要]钢梁!钢筋混凝土柱节点是钢!混凝土框架结构的主要传力部件,认识节点的受力性能对结构设计是至关重要的。
通过四个受反复荷载作用,轴压比、节点构造和截面尺寸不同的钢梁!钢筋混凝土柱节点的试验,研究了节点的强度和变形性能。
通过试验研究,使我们对钢梁!钢筋混凝土柱节点在反复荷载作用下的力学性能有了初步的认识。
[关键词]组合结构节点反复荷载钢梁混凝土柱()*+*,)-./,-0,)-1-,2*1/32/,452)*64/.2452)*32**07*-+!1*/.541,*8,4.,1*2*,409+.)-33,-1,*0:7**.3298/*8-2 )4+*;<32)*+-/.21-.35*1452)*541,*452)*51-+*3219,291*,2)*64/.22-=*32)*/+>412-.2140*/.2)*32**0!,4.,1*2* ,4+>43/2*3219,291*;?49132**07*-+!1*/.541,*8,4.,1*2*,409+.64/.23-1*2*32*89.8*12)*1*@*13*804-8/.A;()*-B! /-0,4+>1*33/4.1-2/4,2)*8/+*.3/4.452)*1*/.541,*8,4.,1*2*,409+.-.82)*,4.3219,2/4.452)*64/.2-1**B-+/.*8; !"#$%&’(:,4+>43/2*3219,291*;64/.2;1*@*13*804-8;32**07*-+;1*/.541,*8,4.,1*2*,409+.一、前言根据查阅到的资料[C],近几年,国外部分学者开始对组合结构中钢梁与钢筋混凝土柱的节点进行专门研究。
钢套箍钢筋混凝土梁柱节点低周反复加载试验研究
钢套箍钢筋混凝土梁柱节点低周反复加载试验研究曹晖;雍彪;华建民;李国荣【摘要】对于常规钢筋混凝土梁柱节点,经常出现梁纵筋在节点内紧密排列、左右交错而导致混凝土浇筑困难的情况。
相交的梁纵筋处于同一标高,往往需要对梁纵筋进行弯折处理。
这既给施工带来了不便,又使构件的受力性能受到影响。
本文提出一种新型的钢筋混凝土梁柱节点构造方式,即钢套箍钢筋混凝土梁柱节点。
按此节点构造方式制作了2个钢筋混凝土梁柱组合体试件,进行低周反复加载试验。
分析了其节点区抗剪承载力、破坏特征、滞洄耗能等性能。
并采用有限元软件ABAQUS进行了补充分析。
结果表明建议的节点构造方式不仅能够极大地方便节点部位的混凝土施工,并且具有良好的承载能力和抗震性能。
%Ordinary RC beam-column joint is the place where the longitudinal bars of beams meet and cross each other,this often makes the joint space so crowded that the concrete is hard to be casted and vibrated .Furthermore,since the longitudinal bars from different directions are at the same height,some of them have to be bended to avoid inconvenience.These problems not only bring some difficulties to consctruction,but also cause some impacts onthe behavior of components.Here,a new type of RC beam-columnjoint,i.e.,steel-hoop RC joint was proposed.Two steel-hoop RC beam-column joints were made,and with them pseudo-static tests were carried out under cyclic loading.The shear capacity,failure modes,and ductility as well as energy dissipation of the two joints were studied.Several FE models were established and analyzed with ABAQUS.The results showed that the suggested new type of RC joint can significantly improve the convenienceof concrete construction,and achieve good performances of load-bearing capacity and aseismic ability.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2014(000)019【总页数】6页(P123-128)【关键词】钢筋混凝土节点;钢套箍;力学性能;抗震性能;破坏形式【作者】曹晖;雍彪;华建民;李国荣【作者单位】重庆大学土木工程学院,重庆 400045; 重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室,重庆 400045;重庆大学土木工程学院,重庆 400045;重庆大学土木工程学院,重庆 400045; 重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室,重庆 400045;重庆大学土木工程学院,重庆 400045; 重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室,重庆 400045【正文语种】中文【中图分类】TU375在钢筋混凝土梁柱节点施工时,经常出现因梁纵筋在节点区范围内紧密排列、左右交错而导致混凝土不易浇筑的情况。
结构低周反复加载静力试验
6.1 低周反复加载静力试验的目的
• 目的:研究结构在经受模拟地震作用的低周反复荷载后的力学性能 和破坏机理,掌握结构低周反复加载静力试验。
• 建筑结构抗震研究要求结构物在模拟地震的荷载作用下进行 试验,以观测结构的强度、变形、非线性能和结构的实际破 坏状态。
• 结构抗震性能研究的主要试验手段: ♦ 低周反复加载静力试验(伪静力试验)
• 试验观测项目和测点布置
6.3 根据滞回曲线进行结构抗震性能的分析
6.3.1 砖石及砌体结构抗震性能研究 • 试验观测项目和测点布置
6.3 根据滞回曲线进行结构抗震性能的分析
6.3.1 砖石及砌体结构抗震性能研究
• 试验观测项目与测点布置
裂缝及初裂荷载:初裂荷载的判定(目测、应变片、曲线 拐点)。破坏荷载。
6.2 加载制度,滞回曲线的获得
6.2.1单向反复加载制度
1、控制位移加载法:
• 这种加载方案即是在加载过程中以位移为控制值,或以屈服 位移的倍数作为加载的控制值。这里位移的概念是广义的,
它可以是线位移,也可以是转角、曲率或应变等相应的参数。
• 变幅加载:常作为探索性试验研究用(我国规范规定同一级荷载下重 复三次)。
6.3 根据滞回曲线进行结构抗震性能的分析
3、试验观测项目的测点布置
• 节点核心区剪切角可通过量测核心对角钱的位移量来计算确定。
• 梁柱纵筋应力一般用电阻应变计量测。测点布置以梁柱相交处
截面为主。
6.3 根据滞回曲线进行结构抗震性能的分析
3、试验观测项目的测点布置
• 核心区箍筋应力的测点可按核心区对角线方向布置,这样一般可测得 箍筋最大应力值。如果沿柱的轴线方向布点,则测得的是沿轴线方向 垂直截面上的箍筋应力分布规律。
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低周反复试 验 具有 其 优 点 : 设 备 要求 不 高 , 成 本 低, 同时能够有效地研究结 构的抗震性 能 。最 近几 十年 , 各种节点构件 的低周反 复试验 为工程 师 了解各 类节点 的抗震性能 , 合 理地应 用各类节 点 提供 了有力 的依据 。而试 验 技术 的发 展 与成 熟也 让低 周 反 复试 验能够越来越有效地研究各类复杂 的节点构件 。 文 中选取 了最 近 十几 年里 进行 的 典型 的节 点 低
构造越来越 复 杂。最早 的试验 对象 主 要是 钢筋 混凝
土框架 结构中的梁柱 节点 、 墙 梁节点 ; 随后 , 随着钢结
承载力 之后 , 裂缝 开 展 , 因为压 区混凝 土 只有 在裂 缝 闭合后才充分受力发挥 作用 , 因而裂缝 闭合前 位移 增 大快, 反 映在滞 回曲线上即出现捏 拢现象。
构 的发 展 , 钢结构 框 架节点 广 泛应用 , 研究 人员 进行 了大量 的相关试验 ; 伴 随着越来 越多 的大型复 杂结 构 的建造 , 研究 人员也进行 了大量 的复杂 节点 的低 周反 复试验 , 包括型钢混凝土节点 、 钢管混凝土节点等。
未来 , 随着结 构技 术 和试 验 技术 的进一 步 发展 , 对于低 周反 复试 验 的新 的 设想——例 如 多功 能 多参
石文龙 通 过计 算滞 回曲线所 围成 的 面积 计 算 节 点每一轮加载的耗能 , 并且做 出了三个 试件 的耗 能
一
加载 圈数 变化 图 , 来 比较 各试 件 的耗 能性能 ; 通 过
耗 能的突然变化 可 以得 到试 件从 弹性 过渡 到塑 性 的 荷载。 荷 载 一位移曲线的每 次循环 的峰点 连接 , 可 以得 到骨架曲线。骨架曲线类 似于构 件 的单 调加 载 曲线 , 可 以反映构件在 低 周 反复加 载 条件 下 的开 裂强 度 和 极 限强度 , 屈服后加强现象以及刚度 退化现象 。 吕西 林 分析了 6组试 件 的骨架 曲线 , 发 现梁 端 箍筋加密会使构 件在梁 端屈服后 有较大 的加 强 , 而较 少 的箍筋 会 引起 较 早和 较快 的 刚度退 化 现象 。研究 人 员还会 得到各环的等效 刚度 , 做 出刚度 一位 移 曲线 以反 映构 件的刚度退化 现象。 另外 , 低周 反复试 验往往 还会计 算构 件 的等效 阻 尼 系数 , 等效粘滞 阻尼系数 能够较 好地反 映构件 的耗 能性 能。等效粘滞 阻尼 系数通过下式计算 , 见图7 。
[ 4] 张誉 , 李向民 , 李辉 , 等. 钢 骨高强混凝土梁柱十 字节点抗剪性
能的研究[ J ] . 建筑结构 , 1 9 9 9 , ( 7 ) - 6— 9 . [ 5 ] 蒋欢 军 , 吕西林 , 卢文 胜. 转换大梁 与剪力墙暗柱节 点低周反
复荷载试验[ J ] . 同济大学学报 , 2 0 0 4, 3 2 ( 4) : 4 3 1—4 3 5 .
洪
驰等 : 建筑结构节点低周反复试验方 法研究
4 9
捏 缩现象反映了裂缝的发展 。方小 丹 对 1 3个试 件 的水 平力 一转 角滞 回曲线进 行 了分析 。大部 分试 件
在 达到最 大承 载力 之前 滞 回环 呈纺 锤形 。达 到最 大
在过去的 十几年 中, 随着 结 构技 术 的发 展 , 节点
P
数全 自动智 能化 , 边试 验边 采集 , 边 存储 、 边传输, 一 次生成 试验结 果 也会 不断实 现 , 更 多更 新 的节点 的 低周反 复试 验将会 开展。
参考文献
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图7 等效粘滞阻尼系数计算图
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