型钢混凝土框架节点抗震性能研究现状

石 阳

（黑龙江科技大学建筑工程学院，黑龙江 哈尔滨 150022）

1 结构特点及主要技术指标

1） 型钢梁柱混凝土结构构件是由型钢梁柱、主筋、箍筋及混凝土结构组合而成。即核心部分有型钢结构构件，其外部则为以箍筋约束并配置适当纵向受力主筋的混凝土结构。型钢混凝土框架结构利用型钢、钢筋与混凝土协同作用的原理，大大提高了结构的承载力、刚度、抗震性能。自密实混凝土在型钢混凝土柱梁中的应用，解决了型钢框架中钢筋密集部位的混凝土振捣不密实和振捣困难的施工难题。型钢混凝土结构是在型钢混凝土内配置型钢提高结构的抗剪能力，从而减小柱梁截面尺寸。2） 型钢柱与钢筋混凝土梁节点连接，当梁主筋遇到十字型钢骨柱时,节点部位钢筋不能贯通处，一侧在钢柱翼缘板上焊接机械连接套筒（梁钢筋与套筒连接），套筒类型为专用焊接套筒，另一侧在钢柱翼缘板上焊接牛腿连接板，钢筋混凝土梁主筋与连接板焊接；其余钢筋混凝土梁主筋采用型钢柱梁腹板穿孔、梁角筋锚入柱的方式。3） 纵向受力钢筋在节点部位不能贯通处，按照设计要求焊接拉结板，对核心区进行加强，使核心区的纵向钢筋受力呈现线性传递，避免型钢构件的翼缘板产生集中受力导致劈裂破坏，拉结钢板上提前预留直径不小于80mm 的混凝土浇筑孔。

2 型钢混凝土框架节点抗震性能研究

上世纪80 年代我国开始对型钢混凝土结构进行系统的研究，经济的快速发展和工程实践的迫切需求，使型钢混凝土组合结构在我国得到了越来越广泛的应用，我国在对型钢混凝土结构的研究中也取得不朽的成绩。

2.1 研究现状

2002 年西安建筑科技大学的赵鸿铁、薛建阳对8 个配工字钢的型钢混凝土梁柱节点在水平低周往复荷载作用下进行试验研究，结果表明：剪切破坏是型钢混凝土节点的主要破坏形式，型钢混凝土节点的延性明显优于钢筋混凝土。赵鸿铁等人在型钢混凝土框架节点试验分析的基础上，提出型钢混凝土框架节点的力学模型，编制了从加载到破坏的全过程分析程序。2006 年天津大学的张雪松等通过对型钢混凝土节点核心区附近梁端型钢的上、下翼缘采取狗骨式削弱进行试验研究，结果表明：梁端型钢翼缘狗骨式削弱可以把塑性铰从梁端根部转移到狗骨削弱处，从而防止焊缝因应力集中发生脆性断裂，进一步改善梁塑性铰区的抗剪性能和转动能力，提高SRC 节点的延性和耗能能力。2010 年清华大学宋天诣对型钢混凝土柱-型钢混凝土梁节点在外荷载作用下，同时楼板下部遭受火灾升、降温过程后的力学性能进行了试验研究，分析了温度作用下各阶段钢和混凝土的热力学性能，编制了材料本构关系模型转换子程序和可模拟钢材高温蠕变的子程序，并结合ABAQUS 有限元分析技术，建立了型钢混凝土柱-型钢混凝土梁节点的有限元分析模型。2017 年宁波大学裘哲俊通过对7 个1/2 缩尺的型钢混凝土柱-钢梁框架节点的低周往复加载试验，在考虑钢梁与预制节点的连接方式、钢梁与混凝土楼板的组合效应的影响因素下进行试验研究，结果表明：焊接、栓焊混合连接方式节点的承载力及刚度相当，螺栓连接形式的节点耗能能力较差；钢梁与楼板的组合效应提高了节点承载力，但降低了节点塑性和转动能力。

2.2 影响节点抗震性能的因素

已有的型钢混凝土框架节点研究表明，影响节点抗震性能的主要因素有：混凝土材性、构件的轴压比、节点配箍率等。提高混凝土强度等级，可有效提高型钢混凝土框架节点的抗剪承载力和抗裂度；轴压比的存在抑制了节点裂缝的出现和发展，使得节点的开裂荷载和极限承载力均有所提高。由于轴向压力的存在，核心区混凝土被施加了沿柱轴向的约束作用，使核心区主拉应力的大小和方向发生改变，随着轴压力的增大，节点核心区的主拉应力会减小，从而延缓核心区裂缝的出现，但是当轴压力过大时，可能会使节点的破坏由剪切破坏转变为受压破坏。试验表明：轴压比过大，滞回曲线饱满度会下降，结构的延性、耗能能力都会变差；箍筋的存在对节点核心区混凝土起到约束作用，能够改善混凝土的变形性能，显著提高核心混凝土的抗压强度。

3 结语

随着粗骨料取代率的提高，型钢混凝土框架边节点的抗震性能稍有降低，主要表现为受力构件强度、刚度、耗能能力的降低;在延性方面，抗震性能由于粗骨料的加入，稍有提高。混凝土相比较普通混凝土来说，强度、刚度较弱，但在延性方面稍有提高。现有的研究表明，我国在型钢混凝土结构的抗震性能和计算方法上取得了较大的发展。型钢混凝结构具有承载力高、抗震性能好等优点，能够弥补普通钢筋混凝土和钢结构的不足，具有广阔的推广应用前景，应加快对型钢混凝土结构的研究，为工程结构实际应用提供参考价值。