内置型钢增强钢管约束钢筋混凝土柱节点抗震性能研究
Seismic Performance of Steel Tube‑reinforced Concrete Column Joints Embedded with Built‑in Section Steel
- 防灾减灾工程学报 2024年44卷第4期 页码：849-858
- 作者机构：
1.西安建筑科技大学土木工程学院,陕西 西安 710055
2.西安建筑科技大学结构工程与抗震教育部重点实验室,陕西 西安 710055
- 作者简介：
王秋维（1982—），女，教授，博导，博士。主要从事钢-混凝土组合结构研究。E‑mail: wqw0815@126.com
景烜光（1994—），男，博士研究生。主要从事钢-混凝土组合结构研究。E‑mail: 120955489@qq.com
- 基金信息：国家自然科学基金项目(51878543)
DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20230228001
中图分类号： TU398收稿：2023-02-28，
修回：2023-08-23，
纸质出版：2024-08-30
- 稿件说明：
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王秋维,景烜光,景瑞颖.内置型钢增强钢管约束钢筋混凝土柱节点抗震性能研究[J].防灾减灾工程学报,2024,44(04):849-858.
WANG Qiuwei,JING Xuanguang,JING Ruiying.Seismic Performance of Steel Tube‑reinforced Concrete Column Joints Embedded with Built‑in Section Steel[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2024,44(04):849-858.
王秋维,景烜光,景瑞颖.内置型钢增强钢管约束钢筋混凝土柱节点抗震性能研究[J].防灾减灾工程学报,2024,44(04):849-858. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20230228001.
WANG Qiuwei,JING Xuanguang,JING Ruiying.Seismic Performance of Steel Tube‑reinforced Concrete Column Joints Embedded with Built‑in Section Steel[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2024,44(04):849-858. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20230228001.
摘要
采用钢管对传统RC柱进行约束，形成的钢管约束钢筋混凝土（STRC）柱具有优越的承载能力和耗能性能。但在应用于框架节点设计时，节点区域仍采用普通RC柱节点构造，可能导致节点处没有钢管约束而成为薄弱点，节点处易发生破坏。针对钢管约束钢筋混凝土（STRC）柱节点抗震性能薄弱的现状，提出采用内置型钢短柱进行增强。基于ABAQUS工作平台对具有相同构造形式的节点试件建立有限元模型，将数值计算所得破坏形态、滞回曲线和型钢应力与试验结果进行对比，两者吻合较好，在此基础上探讨内置型钢长度和轴压比对节点抗震性能的影响。结果表明：随着内置型钢长度增加，试件的承载力、极限位移和延性均有不同程度的提升，轴压比对试件受力性能影响较小。通过进一步分析试件的破坏机制、型钢抗弯性能和耗能能力，提出满足节点抗震性能需求的内置型钢长度建议取值。
Abstract
Steel tubes are used to constrain traditional reinforced concrete (RC) columns
forming steel tube-reinforced concrete (STRC) columns
which exhibit superior load-bearing capacity and energy dissipation performance. However
when applied to frame joint design
the joint area still adopts ordinary RC column node structures
potentially leading to weak points without steel tube constraints
making the joint area prone to damage. To address the issue of weak seismic performance at the joints of STRC columns
an enhancement method using built-in short steel columns was proposed. Finite element models of joint specimens with the same construction form were established based on the ABAQUS working platform and the numerical results for failure modes
hysteresis curves
and steel stress were compared with test results
showing good agreement. On this basis
the influence of the built-in steel length and axial compression ratio on the seismic performance of the joints was discussed. The results indicated that with the increasing length of the built-in steel
the load-bearing capacity
ultimate displacement
and ductility of the specimens were improved to varying degrees
while the axial compression ratio had a minor effect on the mechanical properties of the specimens. Through further analysis of the failure mechanism
bending resistance
and energy dissipation capacity of the built-in section steel
suggestions for the optimal length of the built-in section steel to meet the seismic performance requirements of the joint were proposed.
关键词
Keywords
references
周绪红 ， 刘界鹏 . 钢管约束混凝土柱的性能与设计 ［M］. 北京 ： 科学出版社 ， 2010 .
惠存 ， 李永刚 ， 李克 ， 等 . 多灾耦合作用下钢管混凝土柱承载性能研究进展 ［J］. 防灾减灾工程学报 ， 2022 ， 42 （ 02 ）： 259 ‑ 268 .
Hui C ， Li Y G ， Li K ， et al . Investigation on the load bearing capacity of concrete filled steel tube columns under the couple of multiple disasters ［J］. Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering ， 2022 ， 42 （ 2 ）： 259 - 268 . （in Chinese）
闫标 . 圆钢管约束RC柱—RC梁框架节点静力与抗震性能研究 ［D］. 兰州 ： 兰州大学 ， 2018 .
Yan B . Research on the static and seismic behavior of circular tubed RC column to RC beam joints ［D］. Lanzhou ： Lanzhou University ， 2018 . （in Chinese）
陈庆军 ， 蔡健 ， 徐刚 ， 等 . 节点区柱钢管不全贯通式钢管混凝土柱-梁节点区的受压试验研究 ［J］. 华南理工大学学报（自然科学版） ， 2008 ， （ 6 ）： 10 - 16，46 .
Chen Q J ， Cai J ， Xu G ， et al . Experimental investigation into a new type of concrete-filled steel tubular column-beam joint with the discontinuous column tube in joint zone under compression ［J］. Journal of South China University of Technology （Natural Science Edition） ， 2008 ， （ 6 ）： 10 - 16，46 . （in Chinese）
陈庆军 ， 蔡健 ， 杨平 ， 等 . 节点区柱钢管不贯通式钢管混凝土柱-梁节点抗震性能 ［J］. 土木工程学报 ， 2009 （ 12 ）： 33 - 42 .
Chen Q J ， Cai J ， Yang P ， et al . Seismic behavior of concrete filled steel tubular column-beam joints with discontinuous column tubes ［J］. China Civil Engineering Journal ， 2009 （ 12 ）： 33 - 42 . （in Chinese）
肖梁才 . 高纵筋率圆钢管约束混凝土结构梁柱节点轴压力学性能 ［D］. 哈尔滨 ： 哈尔滨工业大学 ， 2011 .
Xiao L C . Static axial compression behavior of tubed RC beam-column joint with high longitudinal reinforcement ratio ［D］. Harbin ： Harbin Institute of Technology ， 2011 . （in Chinese）
周绪红 ， 闫标 ， 甘丹 ， 等 . 圆钢管约束钢筋混凝土梁柱水平加腋节点轴压力学性能试验研究 ［J］. 建筑结构学报 ， 2013 ， 34 （ 增1 ）： 59 - 65 .
Zhou X H ， Yan B ， Gan D ， et al . Experimental research on circular tubed RC beam-column joints with horizontal haunches under axial compression ［J］. Journal of Building Structures ， 2013 ， 34 （ Sup1 ）： 59 - 65 . （in Chinese）
程春建 . 圆钢管约束钢筋混凝土柱-RC梁节点轴压力学性能研究 ［D］. 哈尔滨 ： 哈尔滨工业大学 ， 2014 .
Cheng C J . Research on axial behavior of RC beam-circular tubed reinforced columns joints ［D］. Harbin ： Harbin Institute of Technology ， 2014 . （in Chinese）
王帆 ， 罗志锋 ， 蓝小艺 ， 等 . 内置钢管加强圆钢管约束钢筋混凝土梁柱角节点轴压性能研究 ［J］. 建筑结构学报 ， 2015 ， 36 （ 1 ）： 367 - 374 .
Wang F ， Luo Z F ， Lan X Y ， et al . FEA on axial compression performance of circular tubular confined reinforced concrete beam-column knee joints internally stiffened with steel tube ［J］. Journal of Building Structures ， 2015 ， 36 （ 1 ）： 367 - 374 . （in Chinese）
宁晨 . 钢环加固的圆钢管约束混凝土柱—钢筋混凝土梁角节点轴压性能研究 ［D］. 广州 ： 华南理工大学 ， 2016 .
Ning C . Research on axial compression resistance performance of steel-tube confined reinforced concrete column-RC beam knee joints stiffened by steel rings ［D］. Guangzhou ： South China University of Technology ， 2016 . （in Chinese）
王琨 ， 查志远 ， 刘宏潮 ， 等 . 预应力型钢混凝土梁-钢管混凝土叠合柱框架中节点受剪性能分析 ［J］. 工程力学 ， 2020 ， 37 （ 8 ）： 89 - 101 .
Wang K ， Zha Zh Y ， Liu H C ， et al . Shear performance analysis on composite joints connecting prestressed steel reinforced concrete beams and steel-tube reinforced concrete columns ［J］. Engineering Mechanics ， 2020 ， 37 （ 8 ）： 89 - 101 . （in Chinese）
Mou B ， Li Y Z ， Qiao Q Y . Connection behavior of CFST column-to-beam joint implanted by steel rebars under cyclic loading ［J］. Engineering Structures ， 2021 ， 246 .
丁志强 ， 傅先珺 ， 白超 ， 等 . 钢管约束型钢混凝土柱施工技术 ［J］. 建筑施工 ， 2017 ， 39 （ 7 ）： 1003 - 1004，1010 .
Ding Z Q ， Fu X J ， Bai C ， et al . Construction technology for profile steel and concrete-filled steel tube column ［J］. Building Construction ， 2017 ， 39 （ 7 ）： 1003 - 1004，1010 . （in Chinese）
陈勇 . 型钢混凝土梁柱节点低周反复荷载下的抗震性能试验及理论研究 ［D］. 长沙 ： 湖南大学 ， 2005 .
Chen Y . The seismic behavior research on SRC beam-column joint under cyclic loading ［D］. Changsha ： Hunan University ， 2005 . （in Chinese）
混凝土结构设计规范 ： GB 50010—2010 ［S］. 北京 ： 中国建筑工业出版社 ， 2015 .
赵宪忠 ， 温福平 . 钢骨约束混凝土的约束机制及其应力‑应变模型建立 ［J］. 工程力学 ， 2018 ， 35 （ 05 ）： 36 - 46 .
Zhao X Z ， Wen F P . Theoretical study on confinement mechanism and stress-strain model for steel confined concrete in SRC columns ［J］. Engineering Mechanics ， 2018 ， 35 （ 5 ）： 36 - 46 . （in Chinese）
王中强 ， 余志武 . 基于能量损失的混凝土损伤模型 ［J］. 建筑材料学报 ， 2004 （ 4 ）： 365 - 369 .
Wang Z Q ， Yu Z W . Concrete damage model based on energy loss ［J］. Journal of Building Materials ， 2004 （ 4 ）： 365 - 369 . （in Chinese）
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