型钢混凝土节点研究现状综述

型钢混凝土节点研究现状综述

谢波周艳霞

中核新能核工业工程有限责任公司山西太原030012

摘要：本文对型钢混凝土常规节点和异型节点的研究现状进行了总结和分析，并指出需要进一步研究和探索的问题。

关键词：型钢混凝土；节点；研究现状；展望

Theoverviewofresearchsituationonsteelreinforcedconcretejoints

Xiebo1，Zhouyanxia1

（CNNCXinnengNuclearEngineeringCo．，Ltd，Taiyuan030012，China）

Abstract：Thispapersummarizesandanalyzesthepresentsituationofreinforcedconcreteregularjointsandabnormaljointsandandpointsoutissuesthatneedfurtherresearchandexploration.

Keywords：steelreinforcedconcrete；joints；researchsituation；outlook

引言

节点是梁和柱连接部分及其邻近部分组成的区域，是结构的传力枢纽。在地震作用下，节点的安全直接影响与其相连的梁、板、柱及该节点以上各层的正常使用。

型钢混凝土节点由于型钢的置入，节点的受力性能较钢筋混凝土节点存在较大差异，所以该类节点的试验研究和理论分析对保证结构的安全使用具有重要的意义和价值。本文将着重论述型钢混凝土常规节点和异型节点的研究现状，并讨论需要进一步研究和探索的问题。

1.型钢混凝土常规节点研究现状

（1）国内研究现状

张誉、徐亚丰、薛建阳和王连广等人进行了7个型钢高强混凝土节点的拟静力试验。根据试验结果分析了高强混凝土、型钢腹板、轴压比、箍筋、翼缘框、含钢率对节点的抗剪的贡献，对不同梁柱刚度比的滞回性能做了对比，最后提出了高强型钢混凝土节点的抗剪承载力公式[1-3]。

赵鸿铁、刘义等人通过了9个中间层边节点、4个角节点和4个中节点的低周反复荷载试验，提出了型钢混凝土异形柱框架节点的恢复力模型，给出了剪扭作用下的受剪和受扭承载力计算公式和空腹式及实腹式配钢的剪扭构件计算模型的简化方式。白中山等人通过对15个SRC异形柱节点的有限元模拟，分析了SRC异形柱节点的受力机理，验证了试验推得此类节点抗裂、抗剪承载力公式的正确性[4，5]。

贾金青、朱伟庆、王吉忠等对12榀SRHC框架中节点试件进行低周反复加载试验，分别采用建立的抗剪模型和规范中的计算公式预测其抗剪承载力。对比研究表明：规范中的公式能合理地预测普通强度混凝土的SRC柱-RC梁框架节点的抗剪承载力，但对于高强或超高强混凝土的SRC柱-SRC梁框架节点的计算偏于不安全；建立的抗剪承载力计算公式能合理地计算不同混凝土强度的SRHC中节点[6]。

广西大学陈宗平等人进行了4个平面和3个空间十字型截面柱-梁节点的低周反复加载试验，研究柱截面配钢形式和水平加载角度对节点性能的影响，研究结果表明：型钢混凝土十字型截面柱平面节点主要发生核心区剪切破坏，垂直于加载方向的柱肢可以阻碍斜裂缝的发展，而空间节点则发生核心区剪切斜压伴随黏结裂缝的破坏模式；与平面节点相比，空间节点的耗能和延性性能更大，但其承载力有所下降；基于试验与理论分析结果，建立了受剪承载力计算公式[7]。

同济大学方林等人完成4个型钢混凝土十字型异形柱低周反复荷载试验。试验结果表明：型钢混凝土十字型异形柱具有良好的延性、塑性变形能力和耗能能力。与钢筋混凝土十字型异形柱相比，型钢混凝土十字型异形柱承载力高、抗震性能好，可适用于高层建筑以及抗震设防烈度较高地区的建筑中[8]。

（2）国外研究现状

日本的若林实用试验方法研究了节点区型钢腹板厚度和混凝土强度对抗震性能的影响[9]；MinamiK进行了SRC柱-SRC梁边节点梁端加载拟静力试验，考虑了轴压比、型钢屈服强度与极限弯曲强度比的影响[10]；美国SheikhTM等人对15个2/3比例的组合结构矩形梁柱节点进行了低周反复荷载和单调加载试验，分析了不同构造形式对节点抗震性能的影响[11]。

SheikhT.M.先后对15个缩尺比为2/3的组合结构梁柱节点进行了单调荷载试验，试验结果表明，SRC节点具有较好的抗震性能，合理的构造措施可以提高节点的强度和延性，但对整体刚度影响不显著；同时，提出了抗剪机理，给出相应的节点设计计算公式[12]。

WalterSalvatore和AurelioBraconi对钢-混凝土组合空间节点进行了研究。分析了柱型钢、混凝土及端板对节点抗震性能的影响，认为型钢在塑性发展阶段对节点的性能影响较大[13]。

YuBai、JianguoNie和路易斯安那州立大学的C.S.Cai等人对新型约束梁柱组合体进行了试验研究和理论分析。结果表明，这种结构不仅传力明确，且有较高的延性和耗能能力，是一种良好的抗震结构[14，15]。

2.型钢混凝土异型节点研究现状

周长斌、李晨等人进行了型钢混凝土“强梁弱柱”型异型节点拟静力试验，其中包括4个边节点和6个中节点。通过分析不同梁截面形式、墙体形式和轴压比下异型节点的抗震性能，得出以下结论：异型节点中横墙的存在可以避免发生不利于抗震的柱端塑性铰破坏，使破坏集中在墙体和梁上，减轻节点的破坏；纵墙的布置可以抑制节点核心区裂缝的发展，减小正、负向位移下承载力的差异，提高节点的抗震性能；SRC节点抗震性能较传统RC节点得到了全面提高；增大轴压比在一定范围内可提高SRC节点的抗剪承载力，但会降低其延性和变形能力；错层高度和组合形式等也会对节点的受力和抗震性能产生影响。最后，提出了型钢混凝土异型节点的抗剪承载力计算方法和构造措施建议[16，17]。王博、张振东等人在以上研究基础上，对试验结果进行有限元分析，研究了多种参数对异型节点性能的影响，弥补了试验试件有限的局限性[18，19]。

3.结论与展望

（1）各国关于常规节点的理论研究已经相当成熟，规范（规程）中均制定了常规节点的设计条款。有关异型节点部分，我国现行各种规程、规范中尚提出相应的计算方法，还有待进一步研究。

（2）目前国内外学者对型钢混凝土节点的研究大多是以工程实例为基础，系统性不够，且大多研究不能定量表征参数的变化对节点抗震性能的影响。

（3）各国学者在提出型钢混凝土节点抗剪承载力计算公式时，对轴压比的考虑也存在差异。例如，文献[20]认为轴压比对节点抗剪无影响，文献[21]则认为在一定范围内，随着轴压比的增大，抗剪承载力有所增加，关于轴压比的影响有待进一步研究。

参考文献

[1]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，1999（7）：6-9．

[2]徐亚丰.钢骨高强混凝土框架节点抗震性能研究[D].辽宁：东北大学，2003．

[3]高翔，薛建阳.钢骨高强混凝土框架节点的受力性能及ANSYS有限元分析[D].西安：西安建筑科技大学，2006.

[4]百中山，赵鸿铁.型钢混凝土异形柱框架节点抗剪受力性能理论研究[D].西安：西安建筑科技大学，2008.

[5]刘义.型钢混凝土异形柱框架节点抗震性能及设计方法研究[D].西安：西安建筑科技大学，2009.

[6]贾金青，朱伟庆，王吉忠.型钢超高强混凝土框架中节点抗剪承载力研究[J].土木工程学报，2013（10）：1-8.

[7]陈宗平，徐金俊，薛建阳.型钢混凝土十形截面柱-梁平面与空间节点滞回性能试验研究[J].建筑结构学报，2014，35（8）：80-87.

[8]方林，张波，金国，李凯，王志亮.型钢混凝土十字形异形柱抗震性能试验及有限元分析[J].中南大学学报（自然科学版），2015，46（3）：1027-1033.

[9]若林实.耐震构造[M].东京：森本出版株式会社，1981.

[10]MinamiK.BeamtoColumnStressTransferinCompositeStructure[J].ArchitectureInstituteofJapan，1975，3rdEdition：144-145.

[11]SheikhTM.MomentConnectionsbetweenSteelBeamsandConcreteColumns[D].TheUniversityofTexasatAustin，1987.

[12]T.M.Sheikh，GregoryG.DeierleinandJosephA.Yura.Beam-columnMomentConnectionsforCompositeFrames-Part2[J]．JournalofStructuralEngineering，1989，115（11）：2877-2896．

[13]WalterSalvatore，AurelioBraconi.Component-BasedModelsofDissipativePartial-StrengthBeam-to-ColumnCompositeJoints[J].CompositeConstructionInSteelandConcreteV.（ASCE）.2006：455-466.

[14]JianguoNie，YuBai，C.S.Cai.NewConnectionSystemforConfinedConcreteColumnsandBeams.I：ExperimentalStudy[J].JournalofStructuralEngineering，2008：1787-1799.

[15]YuBai，JianguoNie，C.S.Cai.NewConnectionSystemforConfinedConcreteColumnsandBeams.II：TheoreticalModeling[J].JournalofStructuralEngineering，2008：1800-1809.

[16]周长斌等.新型火电厂主厂房混合结构异型边节点抗震性能试验研究[J].东南大学学报，2009，39（Ⅱ）：198-204.

[17]李晨，白国良，朱佳宁.SRC十字异型节点试验研究[J].低温建筑技术，2010，32（10）：36-38.

[18]王博，白国良，杨晓丽等.火电厂主厂房型钢混凝土变柱边节点抗震性能及参数影响研究[J].地震工程与工程振动，2014，34（02）：86-96.

[19]张振东.错层对SRC异型中节点承载力的影响[J].低温建筑技术，2012，34（8）：45-47.

[20]MinamiK.BeamtoColumnStressTransferinCompositeStructures[C]CompositeandMixedConstruction.ASCE，2015：215-226.

[21]薛建阳，赵鸿铁，杨勇.型钢混凝土节点抗震性能及构造方法[J].世界地震工程，2002，18（2）：61-64.