关于型钢高强混凝土框架节点的探讨

2014-12-04韩晓玲

建筑设计管理 2014年10期

韩晓玲

（甘肃建筑职业技术学院，兰州 730050）

0 引言

型钢高强混凝土结构是将型钢放在构件的内部，外部包裹高强混凝土而做成的[1]。两种材料充分配合，互相取长补短，取得经济合理、技术性能优良的效果，可充分利用外包高强混凝土的刚度和耐火性能，又可利用型钢减小构件断面、提高承载能力和改善抗震性能，现在应用较为普遍。

1 型钢高强混凝土结构的优点[2]

1）强度高、刚度大、变形能力强，抗震性能好；由于内部型钢的存在，构件延性得到很大改善。

2）由于混凝土在外包裹的约束，克服了型钢受压失稳的缺点，使其具有比较好的受力性能。

3）型钢高强混凝土结构的耐火性、耐久性比钢结构更好。

4）施工时，型钢具有较大的承载能力，可降低模板的使用量；能提高施工的速度还可以缩短工期。

5）在截面尺寸相同的情况下，可以合理地配置较多的钢材，提高梁柱截面的含钢率，满足规范对柱轴压比的要求；由于徐变引起的变形较小。

6）由于混凝土和型钢共同作用承担荷载，可很好的节约钢材。

2 研究型钢高强混凝土框架节点受力的目的和意义

近年来，高强混凝土开始在人们的运用中使用，尤其是型钢混凝土结构中的使用。型钢高强混凝土结构由于高强混凝土的使用能够更好的发挥型钢的作用，此种结构才开始成型，因而我国也开始了对于型钢高强混凝土框架节点的试验研究，对型钢高强混凝土结构的破坏形态等性能及轴压比、配箍率等对节点的影响进行分析，并提出了型钢高强混凝土节点的抗剪承载力简化计算公式，但对于SRC结构节点的内力传递等的研究还不够，也没有一套完整的型钢高强混凝土框架节点的计算和设计方法，节点的研究也缺乏完整性和系统性，这使得型钢高强混凝土结构不可能广泛的应用于实际工程中，可看出框架节点受力的研究会促进型钢高强混凝土这种结构的大面积使用，以此提高建筑物的抗灾害的能力，是具有很大的现实意义的。

3 影响节点的因素

3.1 加劲肋

水平加劲肋的运用增大了框架节点区域的最大拉应力的范围。节点核心区的加劲肋有效提升了型钢的刚度和高强混凝土的抗剪切的能力，使得节点核心区的混凝土更加安全，一定程度上制约着混凝土开裂的发展。加劲肋使结构的受力传递更加合理，其让型钢梁和型钢柱直接将所承受到的拉压力传递给核心区部位，抵制了梁和柱的翼缘之间的焊缝被撕开和防止翼缘传递的压力将核心区的高强混凝土压坏。本文对有加劲肋和无加劲肋节点进行了比较分析，在柱端施加相同的轴向压力和水平荷载条件下，其水平方向（Y方向）的应力云图分别见图1、图2。

3.2 混凝土的强度

图1 无加劲板节点Y向应力云图

图2 有加劲板节点Y向应力云图

混凝土的强度影响着框架节点的开裂状况和抗剪强度，高强混凝土的使用比普通混凝土提升了框架节点的初裂抗剪的强度及其极限抗剪的强度。混凝土强度的高低决定着抗拉强度的高低，也决定着混凝土开裂的时间早晚及其开裂速度的快慢。混凝土强度越低，抗拉强度低，裂缝出现的早，且开展快，核心区混凝土应力发展快，这从混凝土的裂缝分布图3可以看出不同混凝土强度等级对节点的开裂荷载的影响。高强混凝土的使用可以减小框架底层梁和柱的截面尺寸，增大了建筑的使用面积。

图3 混凝土开裂图

3.3 柱轴压力

柱的轴力对型钢混凝土柱节点的抗裂性能和抗剪性能都有一定的影响，当柱轴力逐渐增大时，模型的开裂荷载随之变大。柱轴压力对框架节点的核心区相当于在柱端增加了一个约束，控制着裂缝的开裂状况，有效提高了节点的载荷能力。但是轴压力影响型钢的抗剪承载能力，所以对构件要合理选择轴压比。轴压比对节点的滞回曲线也产生很大的影响，图4、图5和图6为不同轴压比试件模型的滞回曲线。