基于无箍筋钢骨混凝土(SRC)节点受力性能研究

饶正保 张勋

摘要：在试验的基础上分析了SRC节点中箍筋作用和无箍筋SRC节点的可行性，研究了无箍筋SRC加厚腹板节点滞回性能和承载力，结果表明：无箍筋加厚腹板 SRC节点的变形能力和延性性能能够满足建筑结构的要求，在那些不便于再配置箍筋的节点中，可以考虑省去箍筋。

关键词：SRC节点无箍筋受力性能 加厚腹板 承载力

中图分类号：TU392.1文献标识码：A文章编号：

Study on Mechanical Characteristic of SRC Joints without Stirrup

Abstract: Based on the test data, the function of stirrup in SRC joints and the feasibility of SRC joints without stirrup are discussed, also the hysteretic behavior and capacity of bearing loads of non-stirrup SRC joints with thickened web are analyzed. It is indicated that SRC joints with thickened web and drawing steel set on longitudinal bar of columns can be satisfied with the requirement of deformation capacity and ductility of specimens, and the stirrup in SRC joints has not to be set, which is inconvenient. The utilization ratio of thickened web is put forward, also the formula of bearing capacity and reinforced measure are given

Keywords: steel reinforced concrete joint; no stirrup; Mechanical Property ；thickened web；bearing capacity

1 引言

节点是连接框架梁和柱的关键部位，梁和柱的内力和变形通过节点传递，因此节点的安全可靠是保证结构正常工作的前提。SRC梁、柱节点核心区为梁型钢、纵筋和柱型钢、纵筋交汇处，钢材密集，在其间配置箍筋比较困难，同时箍筋的存在要削弱梁或柱型钢腹板强度（例如翼缘板穿孔等），且难以保证混凝土浇筑过程中的施工质量。是否能可以省去节点核心区的箍筋而又保证节点的安全可靠，本文从SRC节点中箍筋的作用、无箍筋SRC节点的滞回性能分析及无箍筋SRC节点的承载力计算和相关补强措施进行分析研究。

2 SRC节点中箍筋的作用

在RC节点内设置箍筋有三种功能[1]：抗剪、约束混凝土和防止柱筋压曲，而SRC节点中的箍筋所起的作用与之有所区别。梁柱节点专题组对SRC节点有、无箍筋的效果进行了比较。试验表明，SRC节点中箍筋的作用与RC节点中箍筋的作用有一些差别，主要表现在：

（1）虽然SRC节点内配置的箍筋能承担一部分节点剪力，但其抗剪作用主要在型钢腹板屈服以后才发挥出来；（2）它使核心区裂缝宽度和混凝土的剪切变形有所减小，并延缓了节点的破坏过程。

参考文献[2]一组有、无箍筋的SRC节点对比试验表明，在型钢屈服之前，无论核心区有无箍筋，型钢与混凝土的变形是协调一致的。在型钢屈服后，无箍筋的试件混凝土剪切变形随着循环次数的增加而增加，最后达到型钢剪切变形量的2倍（图1（a））；而有箍筋的试件，混凝土与型钢的变形始终协调一致（图1（b））。从滞回曲线上可看到，有箍筋试件的承载力和变形能力略有提高。

图1节点箍筋对剪切变形的影响

值得注意的是，不配箍筋的 SRC节点的变形能力和延性性能已经能满足建筑结构的要求，所以在那些不便于再配置箍筋的节点中，可以考虑省去箍筋。

3无箍筋SRC节点可行性分析

3.1 无箍筋SRC节点的相关试验

为了证实这种无箍筋SRC节点构造的可行性，了解节点核心区范围内不配置箍筋时是否影响其变形能力与耗能能力，日本进行过加厚腹板取代配箍的试验研究[3]。

（1）试件形式如图2所示，其中试件1有箍筋，试件2无箍筋，但其腹板厚度为试件1的2倍。试件3与试件2基本相同，仅增设了柱纵筋的斜向拉结筋，用来防止纵筋纵向压曲。变形能力对比如图3所示，耗能能力对比如图4所示，滞回曲线对比如图5所示。

从上图可看出，3个试件在承载力、变形能力和耗能能力都是相近的，即：未配置箍筋并加厚腹板的SRC节点的滞回曲线与配置箍筋的滞回曲线相近，虽然屈服后承载力下降率稍差，但远强于RC节点，能满足建筑结构的要求。这说明，可以用加厚节点腹板的方法来省去不必要、却带来很大麻烦的箍筋。在一定条件下，可以用加厚腹板并增设斜向拉结钢筋的方法来取代SRC节点箍筋的作用。

3.2箍筋对SRC节点受力性能的影响

通过无箍筋节点与有箍筋节点的滞回曲线的比较（图6）可知，箍筋对SRC节点极限抗剪承载力的影响很小，其原因是因为只有当腹板屈服后，进入塑性流动状态时，箍筋的应变才增大，才能发挥出其抗剪性能作用[4]。

图6有、无箍筋节点滞回曲线的比较

由图6有箍筋SRC节点与无箍筋SRC节点（加厚腹板）滞回曲线可以看出，无箍筋节点的滞回曲线比较丰满，外包线面积大，故其耗能能力也较大。但与普通型钢SRC有箍筋节点相比，其滞回曲线稍有捏缩现象，略呈倒S形。所以，有必要采取措施提高无箍筋SRC节点的中强度和屈服后承载力的下降论，可行的方法之一就是加厚腹板。

4加厚腹板SRC节点受力性能分析

本文所用十字型节点试验试验资料中的的第一组试件为未加厚腹板，与它对应的第二组试件是加厚腹板的，现将其滞回曲线列于下（图7），以做对比。

图7正常腹板与加厚腹板节点滞回曲线的比较

上图的四组对比滞回曲线中，都是正常腹板与加厚腹板节点的对比,从中可看出：

①加厚腹板后，节点的极限承载力有很大的提高，前四组分别提高了38.6、52.4、47.9和43kN（图8）。

②还可以从图中看出，加厚腹板后，节点的的变形能力有很大的提高。就节点的极限位移角R来说，前四组分别提高了0.003、0.008、0.014和0.010（rad）（图8）。

③同时，因为节点抗剪承载力的提高，使节点的破坏形式发生了变化，避免了核心区的破坏（正常腹板节点），而变成核心区和梁端同时破坏（加厚腹板节点）。而节点核心区破坏属脆性破坏，延性较差耗能较少；核心区和梁端同时破坏则能极大的改善节点的抗震性能。

图8正常腹板与加厚腹板节点极限承载力和位移

④加厚腹板的滞回曲线都要比正常腹板的滞回曲线更加丰满，捏缩现象有所减轻，说明加厚腹板后，节点的耗能能力有所提高，增强了节点的抗震性能。