型钢混凝土梁柱节点抗震性能研究综述

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发布时间：2021-09-03

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型钢混凝土梁柱节点抗震性能研究综述冰
孙岩波李晨光邓思华
(1北京市建筑工程研究院有限责任公司，北京 100039；2北京建筑工程学院，北京 100044)
[摘要] 介绍了国内外对型钢混凝土梁柱节点的研究与应用进展以及相关规范，指出了型钢混凝土结构梁柱节点在
抗震研究中存在的主要问题和今后需要进一步研究的方向。
[关键词] 型钢混凝土；梁柱节点；抗震
【中图分类号] TU398 9 [文献标志码] A [文章编号] 1001—523X(2012)11—0001—05
SUM M ARY oF SEISM IC RESEARCH oN STEEL REINFoRCED
CoNCRETE BEAM -CoLUMN JoINTS
Sun Yan—-bo Li Chen--guang Deng Si·-hua
[Keywords]
In this paper，the state—of—the—art of seismic research about steel reinforced concrete beam—column joints and related
specifications are summarized systematically．The main problems in seismic research of the SRC beam·column
joints are pointed out and the research work to be done in the future is suggested．
steel reinforced concrete；beam—column joints；seismic
型钢混凝土(Steel Reinforced Concrete，以下简
称SRC)组合结构是指混凝土内配置型钢(轧制或
焊接成型)和钢筋的结构⋯ 。由于SRC结构具有强
度高，刚性大，以及良好的延性和耗能性能，由SRC
构件组成的构件具有良好的抗震能力，因此SRC结
构特别适用于地震区。尤其是地震区的高层及超高
层建筑中采用SRC结构更具优越性。
节点是连接梁和柱的关键部位。梁和柱的内力
通过节点传递，因此节点工作的安全可靠是保证结
构正常工作的前提。同时节点处于压弯剪复合应力
状态，受力比较复杂。因此研究并弄清楚节点的受
力性能、破坏机理，使节点设计得传力明确，计算可
靠，构造合理是十分重要的。在复杂的地震作用下．
更应重视节点的合理设计。在抗震设计中，提出
课题名称：全装配式混凝土框架受力性能与设计施工关键技术(住
房和城乡建设部2011年科学技术项目计划)
课题编号：2011一K2—21
收稿日期：2012—08—15
作者简介：孙岩波(1986一)，男，山东枣庄人，北京建筑工程学院结构
工程硕士在读。
“强柱弱梁，节点更强”的设计原则，充分体现了节
点在结构中的重要地位。
尽管自20世纪80年代以来，SRC结构在高层
建筑工程中的应用也得到了快速发展，但到目前为
止，国内外对其研究的成果多集中于构件的强度、刚
度等方面的研究，对梁柱节点和SRC结构整体体系
的研究并不系统和完善。本文介绍了SRC结构梁
柱节点分类及其特点，着重总结论述了SRC结构梁
柱节点在抗震性能方面的研究现状，指出了其抗震
研究中存在的主要问题及今后的研究方向。
1 型钢混凝土梁柱节点分类
SRC框架梁柱节点，是建筑结构设计和施工的
关键部位，它要求内力传递机理简单明了，不得产生
局部应力集中和局部变形，同时要求钢筋布置合理，
宜于浇筑混凝土，连接型钢及焊接隔板方便。
根据节点构造形式的不同，SRC梁柱节点类型
主要有以下3种：1)SRC梁一SRC柱节点；2)钢
梁一SRC柱节点；3)RC梁一SRC柱节点。根据施
工工法的不同，SRC梁柱节点可以分为，现浇SRC
梁柱节点和装配式SRC梁柱节点。另外，根据所用
第11期孙岩波，等：型钢混凝土梁柱节点抗震性能研究综述第39卷
混凝土强度的不同，SRC梁柱节点又可以分为：型
钢普通混凝土(SRC)梁柱节点和型钢高强混凝土
(HSRC)梁柱节点。
2 试验研究
2．1 国外研究
日本是对钢骨混凝土结构研究与应用较多的国
家，对SRC柱一SRC梁节点作了较为系统的研究。
1967年日本学者横贯义尾、若林实等进行的SRC节
点试验研究表明，荷载较小时节点核心区基本处
于弹性阶段，钢骨腹板与混凝土的剪切变形基本一
致。当核心区形成一条主斜裂缝，沿对角线方向基
本贯通，钢骨腹板开始达到屈服。钢骨腹板屈服后，
由于箍筋和钢骨翼缘框的约束，核心区混凝土仍能
继续承受一部分剪力。此外，钢骨腹板由屈服进入
强化阶段及斜裂缝间骨料咬合和摩擦力的存在，节
点受剪承载力还可继续增加5％～20％，但核心区
剪切变形发展明显增大。1985年Koichi Minami
进行了SRC柱一SRC梁边节点的试验，采用梁端反
复加载，轴压比为0．2，试件主要发生节点核心区剪
切破坏，试验参数为型钢抗弯强度与极限弯曲强度
比。2000到2004年，Atsunori KITANO等进行了两
批1／2比例的SRC柱一SRC梁柱中节点试验。
第一批试验结果表明对于配置十字形型钢的SRC
节点，AIJ—SRC规范在计算其极限承载力时，结果
过于保守，应计人与节点内腹板方向相同的翼缘
的面积，并提出改进的SRC节点承载力计算公式。
第二批试验补充了梁柱存在偏心的试件，发现相
较于RC节点，偏心对SRC节点抗剪承载力的影
响较小。
欧美对SRC梁一SRC柱节点研究较少，对SRC
柱一钢梁和RC柱一钢梁研究较多。1989年Tauqir
M．Sheikh等人对15个模型比例为2／3的组合结构
梁柱节点进行了低周反复荷载和单调荷载下的试验
研究，其中包括SRC柱一s梁节点。通过内含
型钢柱、设置剪力键、在翼缘上焊接纵筋、改变FBP
板的厚度等不同形式的构造措施，研究不同的节点
构造对节点性能的影响。试验结果表明，矩形型钢
混凝土梁柱节点具有较高的承载能力和良好的延
性；合理的构造措施可以改善节点延性、提高节点强
度；提出了抗剪机理，给出相应的节点设计计算公
式。2002年Chung—Che Chou等通过对两个足尺
SRC柱一钢梁节点低周往复加载试验，其中钢梁
采用的是狗骨式梁。文中详细地分析了此类节点的
受力机理，说明NEHRP规范中关于SRC节点配箍
2
量的要求过于严格；柱型钢内混凝土斜压杆仅在中
节点中形成。
2．2 国内研究
我国对型钢混凝土结构的试验研究始于20世
纪80年代。西安建筑科技大学、东南大学、西南交
通大学、冶金部建筑科学研究总院、清华大学、同济
大学、东北大学、天津大学、湖南大学、重庆大学、大
连理工大学、北京建筑工程学院等单位等对不同类
型的型钢混凝土节点的受力性能进行了大量的试验
研究。
2．2．1 SRC梁一SRC柱节点
1986年西安建筑科技大学赵鸿铁等进行了l0
个配实腹工字钢的型钢混凝土中节点低周反复荷载
下的试验，试验测点所有节点延性均较好，延性
系数均大于4。型钢混凝土节点耗能能力强，大约
为普通钢筋混凝土节点的3倍。并基于试验提出了
SRC节点剪切强度的实用计算公式。1990年东南
大学唐九如等对4个1／2比例的SRC边柱节点和1
个RC边柱节点进行了低周反复荷载下的试验⋯ ，
结果表明SRC节点具有良好的抗剪能力和耗能能
力；钢梁和SRC柱的组成的节点形式比SRC梁一
SRC柱的节点有更好的延性和耗能能力，应优先采
用。SRC节点的抗剪强度可由型钢腹板、混凝土、
箍筋三部分的抗剪能力组成，并提出相关计算公式。
1992年西南交通大学陈家夔等对15个劲性钢筋混
凝土节点的静力和抗震性能试¨ 。试验发现顶层
边节点在正、负弯矩作用下的抗剪机制不同，负弯矩
作用下的抗剪强度高于正弯矩时。2001年西安建
筑科技大学薛建阳等根据8个型钢混凝上节点在低
周反复荷载作用下的试验，研究了型钢混凝上节