低周反复荷载下装配整体式混凝土框架边节点的抗震性能.pdf

第 2 7卷 第 2期 2 0 1 0年 6月 建筑科 学与 J o u r n a l o f Ar c h i t e c t u r e 工程 学报 a n d Ci v i l En g i n e e r i n g Vo 1 ． 2 7 NO． 2 J u n e 2 0 1 0 文 章 编 号 ： 1 6 7 3 2 0 4 9 ( 2 0 1 0 ) 0 2 — 0 0 6 卜O 6 低周 反复荷载 下装 配整体 式混凝土 框 架边 节点 的抗震性能 窦祖 融 ( 1 ．万科企业股份有 限公司 ， 广东深 ，王 怡 ， 薛伟辰 5 1 8 0 4 9 ；2 ．同济大学建筑工程系 ， 上海2 0 0 0 9 2 ) 摘 要 ： 以某 1 8层 装 配整体 式 混凝 土框 架 工程 为 背景 ， 按 照 “ 强柱弱 梁” 、 “ 强 节点 弱构件 ” 的原 则设计 试件 ， 取其标准层 中典型的普通剪跨 比边节点和短剪跨 比边节点进行低周反 复荷载下的足尺模型 试验 ， 对 装 配整体 式 混凝 土框 架边 节点 的破 坏 形 态 、 滞 回 曲线 、 位 移延 性 、 耗 能能 力 、 剪切 变形 进 行 了 系统 的研 究 。结果表 明 ： 2个装 配整 体 式 混凝 土框 架 边 节 点在 低 周 反 复荷 载 下 均 具有 较 大的 安 全储备 ； 普 通 剪跨 比边 节 点和短 剪跨 比边 节点 的破 坏形 态分 别 为梁 端 弯曲破 坏和 梁端 剪切破 坏 ， 此 时梁 端纵 向钢 筋屈服 ， 而柱 内纵 向钢 筋 和核 心 区 内箍 筋在 整 个 受力过 程 中均 处于 弹性状 态； 发 生 弯 曲破 坏的普 通 剪跨 比边 节 点 的耗 能 明显 高于发 生剪切 破 坏 的短剪 跨 比边 节点 的耗 能 。 关 键词 ： 装 配整体 式混凝 土框 架 ； 边 节点 ； 低 周反 复荷 载 ； 延性 ； 耗 能 ； 滑移 中图分 类 号 ： TU3 7 文献标 志 码 ： A S e i s m i c Pe r f o r m a n c e o f Pr e c a s t M o no l i t h i c Co n c r e t e Fr a m e Ex t e r i o r Co nn e c t i o n s Und e r Lo w Cy c l i c Lo a d i n g DOU Zu r on g ，W ANG Yi ，XUE W e i — c he n ( 1 ．Chi n a Va nke Co．，I ． t d ．，She n z he n 51 80 49，Gu a ngd on g，Chi na；2．Dep a r t me nt of Bu i l di n g En gi ne e r i n g， To n g j i Un iv e r s i t y ，S h a n g h a i 2 0 0 0 9 2，Ch i n a ) Ab s t r a c t ：Ta ki n g a n e i gh t e e n — s t o r y pr e c a s t m o no l i t hi c c o nc r e t e f r a m e e n gi ne e r i n g a s b a c k gr o und， d e s i g n i n g t h e s p e c i me n s i n t e r ms o f t h e o b j e c t i v e o f s t r o n g c o l u mn — we a k b e a m a n d s t r o n g j o i n t — we a k e l e me nt ，t he f u l l s c a l e m o d e l t e s t s o f t wo d i f f e r e n t t y pi c a l s he a r ～ s p a n r a t i o c o nne c t i o n s wi t h c o m p os i t e be a m s a n d c a s t — i n p l a c e c o l u mns we r e c a r r i e d OUt un de r l o w c y c l i c l o a d i ng ． Fa i l u r e mo d e，hy s t e r e s i s c u r v e ， d i s pl a c e me nt a n d du c t i l i t y，e ne r g y d i s s i p a t i o n c a p a c i t y，s he a r d e f o r ma t i o n o f p r e c a s t mon ol i t hi c c o nc r e t e f r a m e e x t e r i o r c o nne c t i on s we r e s ys t e ma t i c a l l y s t ud i e d． The r e s ul t s s ho w t h a t t he t wo pr e c a s t mon ol i t h i c c o nc r e t e f r a m e e xt e r i or c on ne c t i ons ha ve l a r ge s a f e t y m a r g i ns u nd e r l o w c y c l i c l oa di n g． The c o nne c t i ons wi t h n or ma l s he a r — s pa n r a t i o f a i l i n be n di n g a nd s h or t s h e a r — s pa n r a t i o f a i l i n s he a r i n g a t t h e f i xe d b e a m e n ds ． Th e l o ng i t ud i n a l s t e e l b a r s a t t h e f i x e d b e a m e n d y i e l d wh i l e t h e l o n g i t u d i n a l s t e e l b a r s i n t h e c o l u mn a n d t h e j o i n t h o o p s k e e p i n e l a s t i c s t a t e ． The c on ne c t i o ns wi t h no r ma l s he a r — s p a n r a t i o ha ve b e t t e r e ne r g y d i s s i p a t i o n t h a n c o nn e c t i on s wi t h s ho r t s he a r — s p a n r a t i o ． Ke y wor d s：pr e c a s t m o no l i t hi c c o nc r e t e f r a me；e xt e r i or c o nn e c t i o n；l o w c y c l i c l oa di n g；du c t i l i t y； e ne r gy d i s s i p a t i o n；s l i p 收 稿 日期 ： 2 0 1 0 0 5 0 4 基金项 目： 困家 自然科学基金项 日( 5 0 8 7 8 1 6 7 ) ； 上海 市城 乡建设 和交通委员会科研项 目( 2 0 0 9 作者简介 ： 窦祖融( 1 9 7 5) ， 男 ， 江苏南京人 ， 工学 博士， E — ma i l ： x o e w c @ma il ． t o n g j i ． e d u ． C n 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 6 2 建筑科 学与 工程 学报 2 0 1 O年 0 引 言 与现 浇混 凝 土结 构 相 比 ， 预制 混凝 土 结构 具 有 现场施 工作业 少 、 施工 速 度 快 、 经 济效 益 高 、 耐久 性 好等优 点 ， 在 日本 和欧 美 许 多 国家 已作 为一 种 主要 的结构 形式被 大 量应 用 。 目前 ， 预 制 混凝 土 结构 在 美 国土木 工 程 结 构 中 的 比重 达 3 5 ， 在 俄 罗 斯 为 5 O ， 在欧 洲则 为 3 5 ～4 O ， 在 日本 也得 到 了较 广 泛 的应 用 ] 。根 据预 制构件 所 占比例 以及 施工 方 法的不同， 预制混凝土结构主要可分为装配式和装 配整体式 2种 结 构形 式 。 ] 。在 装 配 式 预制 混 凝 土 框 架 中 ， 梁 、 板 、 柱 均为 预制 ， 整 体结构 通过 焊接预 埋 件 或连接 预埋螺 栓而形 成 。装 配整体 式预 制混凝 土 框架 中 ， 梁 、 柱部 分预制 或预制 构件通 过现 浇节点 连 接成结构。装配式框架结构具有工业化程度高 、 施 工速度快等优点， 也存在预制梁 、 柱钢筋接头焊接量 大 、 工 序繁杂 、 框架 节 点 的整 体 性相 对 较 差 等缺 点 。 与装 配式框架 结构 相 比， 装 配整 体 式框 架 结 构具 有 抗震性 能好 、 综 合经济 效益 高等优 点 ， 但 也存在 施工 速度相对较慢、 现场仍有部分湿作业等缺点。已有 研究 表 明 ， 节点是 影 响 预制 混凝 土 框 架 结构 抗 震 性 能 的主要 因素 。 目前 ， 各 国 已对 预 制 混 凝土 框 架 节 点的抗震性能开展 了试验研究 。文献[ 4 ] 中对 1 O 个 预应 力度不 同 的预 制预应 力梁 、 柱节点 进行 了试验 ， 结果表 明 ， 穿 过核心 区 的梁 中部 预 应力 筋 可 以显 著 提高节点核心区的抗剪强度。文献[ 5 ] 中通过预制 边 节点 的试验研 究 ， 提 出按 照 新 西 兰抗 震规 范进 行 配 筋设计 的预制 节点 具 有 较 高 的承 载 能力 、 较 好 的 延 性 和 耗 能 能 力 ， 能 够 应 用 在 延 性 框 架 中。文 献 [ 6 J 、 [ 7 ] 中通过足尺模型对 比试验， 对高强混凝土后 浇整体 式梁 、 柱组合 件 和 高强 钢 纤 维 混凝 土 后 浇整 体式梁柱组合件的破坏形态 、 延性 、 强度和耗能指标 进 行 了研 究 。文献 E 8 ] 中通 过 4个不 同位 置 的装 配 整 体式框 架节点 的 足 尺模 型试 验 ， 对 低 周 反 复荷 载 下装配整体式框架节点的破坏形态、 滞回曲线、 位移 延性 、 刚度退 化 、 耗 能 能力 、 预 制梁 与 预制 板 之 间 和 预制板与现浇板之 问的滑移等进行 了较系统 的研 究 。 目前 ， 各 国开展 的有关 试 验 研 究工 作 主 要是 针 对梁、 柱均为预制构件的框架节点 ， 而有关装配整体 式 框架节 点 的试 验 研究 很 少 ， 在 各 国现 行 规 范 中也 几乎 没有相 关 内容 。 本文 中笔 者 以万 科集 团青 群楼 公 寓一 幢 1 8层 装配 整体式 混凝 土框 架 工程 为 背 景 ， 对 普 通 剪跨 比 和短剪跨比装配整体式混凝土框架边节点在低周反 复荷 载作用 下 的破坏 形态 、 滞 回曲线 、 位 移延性 和耗 能能 力等抗 震性 能进行 了较 为 系统的试验 研究 。 l 试验设计 1 ． 1试件 设计 试 验的 2个试 件分别 为 1个普通 剪跨 比边节点 和 1 个短 剪跨 比边 节 点 足尺 模 型 试件 ， 试 件 参 数见 表 1 。考虑 到上 部传 下 来 的竖 向荷 载 ， 柱 的试 验 轴 压 比均取 为 0 ． 5 。 表 1试件参数 Ta b ．1 Pa r a me t e r s of S p e c i me n s 试件编号 P C J 一 2 P C J 一 4 节点类型 装配整体式框架边节点 装配整体式框架边节点 剪跨 比 3 ． 1 7 1 ． 4 3 2个试件的具体尺寸和配筋见图 1 。通过以下 措 施提 高混凝 土框 架 节点 的整 体性 ： ①预 制 板 表面 拉 毛 处 理 后 ， 其 凹 凸 不 小 于 4 mm， 现 浇 层 厚 度 1 0 5 mm， 预埋 桁架 钢 筋增 加 接 合 面 的抗 剪 能 力 ； ② 预制梁顶面设凹槽保证现浇截面高度大于梁截面的 1 ／ 3 ； ③梁端 设 凹槽 的剪 力键 以增强 梁端竖 向接合 面 的抗剪 能力 。 现浇及预制混凝土强度等级均为 C 5 O ， 梁 、 柱内 纵筋采 用 HRB 4 0 0级 钢 筋 ， 梁 、 柱 内 箍 筋 及 板筋 采 用 HRB 3 3 5级钢 筋 。全 部 试 件 均 在 上 海 市建 筑 制 品有限公 司第 三构件 厂制 作和浇 筑 。钢 筋 的实测力 学性 能 见 表 2 ， 试 验 时 现浇 和预 制混 凝 土 的 实测 力 学性 能见 表 3 。 1 ． 2 加 载装置 与加 载制 度 2个试件均采 用 柱顶加 载 方式 ， 加 载装 置如 图 2 所示 。试验均在 同济 大学建 筑结构实验室 1 0 0 0 0 k N 多 功能试 验机 上进 行 ， 该 试 验机 可 以 通过 闭环控 制 考虑 荷 载 位 移 ( P△) 效 应 的 影 响 。 2个 试 件 均 用 1 0 0 0 0 k N液 压 千 斤 顶施 加竖 向 荷 载 N， 加 至 预 定 试验 轴压 比后 ， 再 在 上 柱顶 施 加 水平 低 周 反复 荷 载 P； 在施 加竖 向荷 载过程 中保 持 梁端 处 于 自由状 态 ， 以避免 柱身变 短而 在梁 内产生 附加弯矩 。 水平 加载 按 照《 建 筑 抗 震 试 验 方 法 规 程 》 ( J G J 1 0 1 —9 6 ) 中规定 的标 准加 载方法—— 荷 载位移 混合 控制 的加载方法进行， 在试验过程中保持柱顶轴 向 力的大小不变。试件开裂前以荷载控制进行加载， 开裂 后 以位 移控 制进 行 加 载 ， 每 级 位 移 为 n il~ 2 0 0 ( ≥ 1 ， 层高 H一3 0 0 0 ram) ， 开裂后 每级 位移下循环 3次。加载制度如图 3所示， 其中， P 为开裂荷载。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 期 窦祖 融， 等 ： 低周反复荷载下装配整体式混凝土框架边节点的抗震性能 6 3 厂 离 茬 预 制 粱 _ 1 端 头 锚 锚 匮 隧 删 鞭 鹈 黧 搿 麟 瓣 ] 1 1 ． 1 截 面 22 0 0 1． Q 一 2 - 2 截 面 ( a ) 试 件P C J - 2 880 8 00 哥 _一 墨 Q Q 1 ， l 截 面 T 号 土 上 现 浇 层 一 一 预 制 板 一 预 制 梁 ～ 2厂 — — 端 头 锚 锚 匿 墨羔 ] T 2L 一 。l 毋1 4 @7 0 — 1 L 1 2 2 o o }_ 三 Q ． I 2 - 2 截 面 f b 1 试件P C J 一 4 l j 土i 图 1 试件 的尺寸与配筋 ( 单位 ： ram) Fi g ．1 Di m e n s i o ns a nd Re i nf o r c e m e nt s of S p e c i me n s( Un i t ： mm) 1 ． 3 量测 内容 量测 内容 主要 包括 ： ①竖 向荷 载及 水平 荷 载 ； ② 柱顶 侧移 ； ③ 核心 区 内箍筋 应 变及 梁 、 柱交 界处 纵筋 应变 ； ④ 节点 核 心 区 的剪 切 变 形 ； ⑤ 预 制 梁 与 预 制 板、 预制板与现 浇板之 间的相对滑移等。采用英 国 S o l a r t r o n S I 3 5 9 5 1 B I MP数 据 采 集 系 统 进 行 数 据 采集 。 表 2 钢 筋 的 实 测 力 学 性 能 Tab ． 2 M e a s u r e d M e c ha ni c a l Pr o p e r t i e s o f St e e l Ba r s 钢筋直径／ 屈服强度 极 限强度 弹性模量 延伸率／ f y ／ MP a f ／ MP a E。 ／ 1 0 MP a 1 0 3 6 1 5 0 2 1 ． 8 O 2 7 ． 1 1 2 3 3 4 5 2 6 1 ． 7 7 2 8 ． 3 1 4 3 8 3 5 5 8 1 ． 9 l 2 8 ， 6 1 8 3 7 5 5 7 O 1 ． 9 9 2 8 ． 9 2 5 4 4 4 6 3 9 2 ． O 2 2 4 ． 8 3 2 4 2 4 5 9 l 2 ． O O 2 7 ． 5 表 3 混凝土的实测力学性 能 Ta b． 3 M e a s u r e d M e c ha ni c a l Pr op e r t i e s o f Co n c r e t e 试件 P C J 一 2 试件 P c J 一 4 力学参数 现浇部分 预制部分 现浇部分 预制部分 轴 心抗压强度 f 。 ／ MP a 4 0 ． 5 4 2 ． 8 4 8 ． 6 5 0 ． 1 立方体抗压强度 ／ MP a 5 2 ． 2 5 6 ． 0 6 4 ． 5 6 7 ． 2 抗拉强度 ^／ MP a 3 ． 7 3 ． 8 4 ． 5 4 ． 8 弹性模量 E ／ l o MP a 3 ． 9 4 ． 1 3 ． 6 3 ． 9 2 受 力 过 程 试 件 P C J 一 2的受力 过 程 可 分 为 4个 阶段 ， 即开 P C J 一 4的受 力 过 程 图2 试件加载 可 分 为 3个 阶 段 ， F i g ． 2 L o a d i n g 。 f S p e c i m e n s 即开 裂 阶段 、 屈 服 阶段 和 极 限阶段 ， 见 表 4 。 —a 八 八八八八 八 八 八 八 八 ／ ． _V V V 位 移 控 制榨 制 V V V V 循 环 次 数 荷 载 控制 图 3加载制度 Fi g． 3 Lo a di ng S y s t e m 3试 验结果与分析 3 ． 1 破 坏 形态 试 件 P C J 一 2 、 P C J 一 4的破 坏形 态如 图 4所示 。试 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 6 4 建 筑科 学与工程 学报 2 0 1 0年 表 4试件的受力过程 Ta b． 4 Lo ad i n g Pr o c e s s o f S pe c i me n s 试件编号 开裂阶段 屈服阶段 极限阶段 破坏 阶段 当 P 沿 正 向 加 载 至 当 P沿正向加载至 3 0 4 ． 2 k N时， 柱顶相 对位移 当P 沿 正 向 加 载 至 当正 向 柱 顶相 对 1 5 8 k N时 ， 柱 顶 相 对 位 移 为 0 ． 9 5 ， 正 向 达 到 屈 服 ( 梁 上 受 拉 纵 筋 屈 服 ) ， 3 5 0 ． 0 k N时 ， 柱顶 相 对 位 移 位 移达 到 2 ． 0 4 、 ( 上柱柱顶 水平位移除 以 现浇板与预制板间滑移 为 0 ． 5 3 mm， 预制梁与预 为 1 ． 5 6 ， 正向承载力达 到 反向 柱 顶相 对 位 P C J 2 层高) 为 0 ． 3 2 ， 在 梁 中 制板问滑 移 为 0 ． 3 2 4 F i l m； 当 P沿 反 向加 载 至 峰值 ； 当 P 沿反 向 加 载至 移 达到2 ． 3 3 V oo 时 ， 预制混 凝土 与现 浇混 凝 3 l 0 ． 8 k N时 ， 柱顶相对位移为 0 ． 7 O ， 反 向达 到 3 7 2 ． 9 k N 时， 柱 顶 相对 位 其 承 载力 均 下 降 土交 界 处 出 现 第 1条 屈服 ， 现浇板与预制板问滑移为 0 ． 0 4 7 II 1 F I 1 ， 预制 移为 2 ． 0 3 ， 反向达 到承载 到峰值的 8 5 ， 试 裂缝 梁与预制板问滑移为 0 ． 0 7 1 mm 力峰值 件破坏 当 P 沿 正 向 加 载 至 当 P沿正向加载至 1 8 9 ． 9 k N时 ， 柱 顶相对位移 当P 沿 正 向 加 载 至 9 O k N时 。 柱 顶相 对 位移 为 1 ． O 8 ， 正向达到屈服 ， 现浇板 与预制板问滑 2 3 3 ． 1 k N时 ， 柱顶相对位 移 为 0 ． 3 2 ， 在靠近柱璇的 移 为 0 ．J 8 5 mm， 预 制 梁 与 预 制 板 问 滑 移 为 为 1 ． 5 2 ， 正 向承载力达 到 P C J 4 板顶现 浇混 凝土 与 预制 0 ． 0 9 9 mr n ； 当 P沿反 向加载 至 4 1 7 ． 6 k N时 ， 柱 峰值 ； 当 P沿 反 向 加 载至 混凝土 交 界 处 出现 第 1 顶相对位移 为 1 ． 1 6 ， 反向达到屈服 ， 现浇板 与 4 8 1 ． 1 k N 时， 柱 顶 相对 位 条裂缝 预制板间滑移为 0 ． 5 9 6 mi3 3 ， 预制梁 与预制板 问 移为 1 ． 4 9 ， 反向达 到承载 滑移为 0 ． 6 0 8 mi l l 力 峰值 ， 试件达到破坏 f a 1 试件P CJ 2 粱端 弯 曲破 坏 ( b ) 试 件PCJ 一 4 梁 端 勇 切 破 坏 图 4试 件 的破 坏 形 态 Fi g ． 4 Fa i l u r e M o de s of S p e c i m e n s 件 P C J 一 2的破坏形 态 为 ： 在 梁端 产 牛 一个 交 叉 斜 裂 缝 ， 梁顶 混凝 土被 压 碎 ， 梁底 纵 向 钢筋 屈 服 ， 试 件基 本失去承载能力， 试验结束 ； 而此时柱内纵筋和核心 区的箍筋 均未屈 服 ， 核 心 区混凝 土保 持 完整无 剥落 ， 试 件 的 最 终 破 坏 为 典 型 的 梁 端 弯 曲 破 坏 。试 件 P C J 一 4的破坏 形态 为 ： 在梁 端产 生 一条 斜 向 主裂缝 ， 梁端 混凝土剪 切破 坏 ， 梁底 钢筋 屈服 ， 试件基 本失去 承载能力 ， 试验 结束 ； 而此 时柱 内纵筋 和核心 区 的箍 筋均未 屈服 ， 核心 区混凝 土保 持完整 无剥 落 ， 试件 的 最 终破 坏为 典型 的梁端 剪切破 坏 。 3 ． 2 滞 回曲线 滞回曲线是指结构在低周反复荷载下 ， 作用在 结 构上 的力 与对 应 位 移之 间的关 系 曲线 ， 它 是结 构 抗震 性能 的综 合 体 现 。2个 试 件 的 荷 载一 位 移 滞 回 曲线如 图 5 所 示 。从 图 5可 以看 出 ： Z 挺 Z 柩 娌 柱 顶水 平位 移／ mm ( a ) 试件P CJ 一 2 柱 ] 负水平 位移／ ram ( b ) 试 件PC J - 4 图 5荷载一 位移滞 回曲线 Fi g ． 5 Lo a d — d i s pl a c e m e n t Hy s t e r e s i s Cu r v e s ( 1 ) 早 期 2个试件 的滞 回曲线均呈 梭形 ， 滞 回环 较为 饱满 ； 在后 期 由于 核 心 区混 凝 土 和梁 端 混凝 土 的开裂 ， 滞 回曲线呈 现 出一定程 度 的捏 拢 现象 ， 且 都 存 在一个 较 明显 的定 点 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2期 窦祖融 ， 等 ： 低周反 复荷载下装配整体式混凝土框架边节点的抗震性能 6 5 ( 2 ) 滞 回环所 包 围的面积随柱 顶水平位 移的增 大 而增大 ， 表明耗能随着柱顶水平位移的增大而增大。 ( 3 ) 试件 P C J 2的滞 回环 比试 件 P C J 一 4饱 满 很 多 ， 可见 普通 剪跨 比边 节 点 比短 剪 跨 比边 节 点 耗 能 大很 多 ， 这 由于破 坏模 式不 同造 成 的 。 ( 4 ) 2． 卜 节 点在 正 、 反 2个 方 向上 的承 载力 均相 差较 大 ， 这是 由于梁 配筋 的不 对称 性造 成 的 。 ) 件 P C J 一 2在 荷 载 达 到 峰 值 点后 承载 力逐 溉 下降 ， 这 主要是 由于 钢 筋 进 入 强 化段 和混 凝 土被 雌造成的 ； 而试件 P C J 一 4在荷 载达到峰值点后就 失 太承载 力 ， 这主 要 是 由于 混凝 土 发 生较 为 突然 的 切破坏 造成 的。 3 ． 3 核 心 区的 剪切 变形 节点 核心 区的剪切 变形 可 以通 过测 量 核心 区对 角线 长度 的变 化 ， 根据 式 ( 1 ) 可计 算 节点 核心 区的剪 切变形 y ， 即 ’ ， 一 △ +△ +△ 。 +△ 、 ， 可 2 a b 式 中 ： a为柱 高 ； b为梁 高 ； A 、 A 。 、 △ 、 △ 为核心 区沿 对角 线 的变形 。 图 6 为节点核心区的剪切变形。从图 6 可 以看出： 图 6 节 点 核 心 区的 剪切 变 形 Fi g ． 6 Sh e a r De f o r m a t i o n o f Co n ne c t i o n Cor e Zo ne ( 1 ) 达 到屈 服 时 ， 试 件 P C J - 2 、 P C J 一 4的剪 切 角分 别 为 1 ． 5 1 o 、 5 1 o r a d ， 表 明核 心 区处 于 弹性 工作 状态 ， 剪 切变 形很 小 ， 核心 区保 持 完好 。 ( 2 ) 加载 至极 限荷 载 时 ， 试 件 P C J 一 2的节点 核 心 区极 限剪 切角 为 2 1 0 一 r a d ； 试 件 P C J 一 4的节 点核 心 区极 限剪切 角 为 8 1 0 ～ r a d ， 表 明 试件 P C J 4的 核心 区变 形 能力强 于试 件 P C J ～ 2 。 3 ． 4位 移 延性 与变 形能 力 延性 常用 极 限位 移 △ 和 屈 服 位 移 △ 之 比 ， 即 位移 延性 系数 来 表 示 ， = = = △ ／ z x 。节 点 的位 移 特 征值 和延 性 系数见 表 5 ， 位移 特 征 值 包括 开 裂 位 移 、 屈 服 位 移 、 峰 值 位 移 和极 限 位 移 ， 均 指 柱 顶 水 平 位 表 5 试件 的位移特 征值 及延性系数 Tab ． 5 Cha r a c t e r i s t i c Va l ue s of Di s p l a c e m e n t s an d Duc t i | i t y Fa c t o r s f o r Sp e c i me n s 试 件 编 号 P C J 2 P C J 一 4 荷载方 向 正 向 反 向 正 向 反向 开裂位移 △ ， ／ ram 9 ． 4 6 O ． 6 3 9 ． 5 6 屈 服位移 △ ／ ram 2 8 ． 4 0 2 1 ． 0 0 3 2 ． 3 3 3 4 ． 7 9 峰值位移 △ ⋯ ／ mm 4 6 ． 8 2 6 0 ． 9 9 4 5 ． 5 5 4 4 ． 7 4 极 限位 移 △ ／ ram 6 1 ． 2 3 7 0 ． 0 1 △ △ 2 ． 1 6 3 ． 3 3 1 ． 4 1 1 ． 2 9 △ A e r 6 ． 4 7 l l 1 ． 1 2 3 ． 3 8 移 。而极限位移 △ 为节点承载力 下降到最大荷载 P 的 8 5 9 ／ 6 时对应 的 柱 顶 水平 位 移 ， 对 于骨 架 曲线 无下 降段 或 下降 段 不 到 8 5 P 的试 件 ， 分 别 取 峰 值 位移 △⋯ 或 曲线 下 降段最 低点 的位 移 。 从 表 5可 以看 出 ： ( 1 ) 试件 P C J - 2正 、 反 向的位移 延性 系数 分别 为 2 ． 1 6 、 3 ． 3 3 ， 正 、 反 向延 性 不 对称 主要 是 由 于梁 纵 筋 的不 对称 性 造成 的 ； 试 件 P 一 4正 、 反 向 的位 移延 性 系数 分别 为 1 ． 4 1 、 1 ． 2 9 ， 正 、 反 向延 性 比较 接近 是 由 于 剪切破 坏 的延 性 主 要 由梁箍 筋 决 定 造 成 的 ， 而 箍 筋是 对 称布 置 的 ； 试 件 P C J 一 2正 、 反 向的位 移延性 系 数 分别 为试 件 P C J 一 4正 、 反 向位移 延性 系数 的1 ． 5 3 、 2 ． 5 8 倍 ， 说 明普通 剪 跨 比边 节 点 的 延性 明显 好 于 短 剪跨 比边节点的位移延性 ， 这是 由于试件 P C J 一 2发 生 延性 的弯 曲破 坏而 试件 P C J 一 4发生脆 性 的剪切 破 坏造 成 的 。 ( 2 ) 试 件 P C J 一 2正 、 反 向 的 极 限 位 移 分 别 为 6 1 ． 2 3 、 7 O ． O l mm； 试 件 P C J 一 4正 、 反 向 的峰 值 位 移 分别 为 4 5 ． 5 5 、 4 4 ． 7 4 F i l m， 说 明 普 通 剪跨 比边 节 点 的变 形能 力 明显好 于 短剪跨 比边节 点 。 ( 3 ) 与短 剪跨 比边节点 相 比 ， 普 通剪 跨 比边节 点 的 △ ／ △ 值 较 大 ， 表 明普 通 剪 跨 比边 节 点 开 裂 至 屈 服之 间变 形余 量较 大 ， 开裂 征 兆 出现较 早 。 3 ． 5 耗 能 能力 基 于试 件在 低 周 反 复 荷 载下 的滞 回 曲线 ， 可 以 对试 件 的耗 能 能力 进 行 分 析 。试 件 在 正 向加 、 卸 载 过 程 中的耗 能 可 用 面 积 s 的 大 小 来 表 示 ， 在 反 向 加 、 卸载 过程 中的耗 能 可用 面 积 S z的 大小 来 表 示 ， 如 图 7所 示 。2个 试 件 在 各 级 位 移 下 的耗 能 S 和 S 见 图 8 。从 图 7 、 8可 以看 出 ： ( 1 ) 试件 开 裂 时 ， 节 点在 正 、 反 2个 方 向上 的耗 能极小 ， 试件基本处于弹性工作阶段。 ( 2 ) 随着 柱顶 水 平位 移 的增大 ， 试件 耗 能能力 不 断增 大 ， 进 入 弹 塑性 阶段 后 ， 试 件 的损 伤 不 断 累 积 ， 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 6 6 建 筑科 学与 工程 学报 2 0 1 0血 百 ● 蚕 趣 耀 何 瓤‘ 三 ／ 二f兰 I _______________ ／／／ ／ 位 图 7耗 能 示 意 Fi g ． 7 S ke t c h o f Ene r g y Di s s i pa t i o n 柱 J 贝水 半 位 移／ mm 图 8试 件 P C J 一 2 、 P C J 一 4的 耗 能 F i g ． 8 E n e r g y Di s s i p a t i o n s o f S p e c i me n s P C J - 2 a n d P C J - 4 耗能不 断增大 。 ( 3 ) 荷载 达 到峰 值 点 以后 ， 尽 管 承 载 力 逐 渐 降 低 ， 但试件 P C J 一 2的耗 能 能力 还 是 逐渐 提 高 直 到承 载力下降到峰值承载力的 8 5 ， 而试件 P C J 一 4在达 到峰值荷载后就发生剪切破坏 ， 试件 P C J 一 2的耗能 能力 明显大 于 P C J 一 4耗 能 能力 ， 可 见 普 通剪 跨 比边 节点 的耗能 能力优 于短剪 跨 比边 节点 。 4 结语 ( 1 ) 普 通剪跨 比和 短剪 跨 比装 配整 体 式 混凝 土 框架 边节点 均实 现 了“ 强柱 弱梁 ” 、 “ 强节 点 弱 构件 ” 的抗震 设计 目标 。2 个 节点 在受 力 全过 程 中整 体 性 较好 ， 同时具 有较大 的安全 储备 。 ( 2 ) 预制板 与现 浇板协 同工作 良好 ， 在大 位移 阶 段 才观察 到水平 裂 缝 ， 这 表 明对 预 制混 凝 土 板 的表 面做拉毛处理和预埋桁架钢筋可以保证正常使用阶 段新 旧混凝 土之 间 的协 同工作 。 ( 3 ) 普 通剪跨 比边节 点发 生 了梁 端弯 曲破坏 ， 短 剪跨 比边节 点发生 了梁 端剪 切 破 坏 ， 普通 剪 跨 比边 节点 的耗能 和延性 均 好 于相 应 的短剪 跨 比边 节点 。 关 于短剪跨 比装 配整体 式混 凝土框 架边 节点 的抗 震 性 能有待进 一步 研究 。 参考 文献 ： Re f e F e nc e s： E l i 吕茫茫 ， 关 贸军 ． 混凝土预制构件企业 发展 的现 状和出 路[ J ] ． 结构工程师 ， 2 0 0 0 ( 增1 ) ： 4 4 9 — 4 5 3 ． LU Ma n g — ma n g． GUAN Ma o - j u n ．Th e Cu r r e n t S i t u — a t i on a nd W ay o ut o f Pr e f ab r i c a t e d Con c r e t e M a nu f a c — t u r e r i n C h i n a [ J ] ． S t r u c t u r a l E n g i n e e r s ， 2 0 0 0 ( S 1 ) ： 4 4 9 — 4 53 ． 2 2 ] 谢尊渊 ， 方先和． 建筑施工[ M] ． 北京 ： 中国建筑工业 出 版社 ， 1 9 9 8 ． XI E Zu n — y u a n ， FANG Xi a n - h e ．Bu i l d i n g Co n s t r u c t i o n [ M] ． B e ij i n g ： C h i n a Ar c h i t e c t u r e& B u i l d i n g P r e s s ， 19 9 8． [ 3 ] 张立波． 高层建筑设 计施工 规范与新技 术应用 实务全 书E M] ． 北京 ： 海洋 出版社 ， 2 0 0 0 ． ZHANG Li — bo ．Co ns t r uc t i o n S pe c i f i c a t i on f