蔡建國(guó)，朱洪進(jìn)，馮健，劉亞非，黃利鋒

(1. 東南大學(xué) 混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京，210096；2. 中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán) 廣東有限公司，廣東 深圳，518038；3. 南京大地建設(shè)集團(tuán)，江蘇 南京，210013)

預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代建筑最為重要的結(jié)構(gòu)形式之一。在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，大量建筑物都采用了預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件可采用大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，構(gòu)件質(zhì)量更便于控制；現(xiàn)場(chǎng)施工濕作業(yè)少、速度快，建造工期短[1-2]。近年來(lái)，隨著我國(guó)建筑產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，建筑的工業(yè)化改革勢(shì)在必行，這為發(fā)展預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)提供了廣闊的舞臺(tái)。但是在抗震地區(qū)應(yīng)用預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)，通常會(huì)遇到很大的困難[3]；而且長(zhǎng)期以來(lái)，預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)抗震性能研究一直落后于現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)。國(guó)內(nèi)外經(jīng)過(guò)幾十年的研究與推廣，目前預(yù)制及預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)的種類繁多[4-13]。而框架結(jié)構(gòu)是建筑中應(yīng)用最廣的一種結(jié)構(gòu)形式。由于地震作用等因素的影響，事實(shí)上完全的預(yù)制框架結(jié)構(gòu)目前已經(jīng)很少見，實(shí)用的范圍被大大縮減。而作為整體性能介于純預(yù)制與現(xiàn)澆之間的預(yù)制裝配整體式結(jié)構(gòu)的應(yīng)用近幾十年來(lái)極為廣泛[14]。對(duì)于后澆整體式預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)，后澆節(jié)點(diǎn)對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的抗震性能起著重要的控制作用。后澆節(jié)點(diǎn)狹小的作業(yè)空間，大大增加了其箍筋設(shè)置和混凝土澆筑的難度，施工質(zhì)量顯得尤為重要[11]。本文作者在介紹世構(gòu)體系基本形式及其特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，通過(guò) 3個(gè)不同鍵槽長(zhǎng)度的梁柱中節(jié)點(diǎn)的低周反復(fù)荷載試驗(yàn)，對(duì)世構(gòu)體系抗震性能進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究與分析。

1 世構(gòu)體系結(jié)構(gòu)形式及其特點(diǎn)

世構(gòu)體系(SCOPE)是南京大地集團(tuán)公司從法國(guó)引進(jìn)的一種預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土裝配整體式框架結(jié)構(gòu)體系，其預(yù)制構(gòu)件包括預(yù)制混凝土柱、預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土疊合梁、板，屬于采用了整澆節(jié)點(diǎn)的一次受力疊合框架。

世構(gòu)體系是集工廠化生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)拼裝于一體的框架式結(jié)構(gòu)體系。世構(gòu)體系一般在預(yù)制廠的生產(chǎn)線上根據(jù)設(shè)計(jì)圖進(jìn)行預(yù)制柱、預(yù)制預(yù)應(yīng)力梁、板的生產(chǎn)，后將預(yù)制構(gòu)件運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)后進(jìn)行拼裝，然后在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行梁疊合層、梁端鍵槽以及節(jié)點(diǎn)的澆筑。有時(shí)世構(gòu)體系的預(yù)制柱也可以改為現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土柱。自從世構(gòu)體系被引進(jìn)以來(lái)，已經(jīng)在住宅、大賣場(chǎng)等許多建筑中得到了應(yīng)用。

世構(gòu)體系的特殊性就在于它的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造方式，它的節(jié)點(diǎn)由鍵槽、U形鋼筋和現(xiàn)澆混凝土三部分組成。世構(gòu)體系預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土梁下部縱向鋼筋(預(yù)應(yīng)力鋼絞線)在鍵槽即梁端的塑性鉸區(qū)實(shí)現(xiàn)搭接連接。U形鋼筋的制作及施工極為重要，它對(duì)于節(jié)點(diǎn)的抗震性能有很大的影響。由于世構(gòu)體系節(jié)點(diǎn)屬于現(xiàn)場(chǎng)澆筑，所以它是一種強(qiáng)連接的框架結(jié)構(gòu)體系。世構(gòu)體系節(jié)點(diǎn)構(gòu)造及預(yù)制梁端鍵槽如圖1和圖2所示。

世構(gòu)體系除了一般預(yù)制框架結(jié)構(gòu)具有施工速度快、工期短、環(huán)境污染小、質(zhì)量有保證以及經(jīng)濟(jì)性好的優(yōu)點(diǎn)外，由于采用了先張預(yù)應(yīng)力技術(shù)，減小了構(gòu)件截面，節(jié)省了能源，建筑自重得到了減輕，降低了建筑成本；世構(gòu)體系節(jié)點(diǎn)施工簡(jiǎn)單方便，且用鋼量較低[15]。

圖1 節(jié)點(diǎn)構(gòu)造示意圖Fig.1 Sketch map of joint

圖2 預(yù)制梁端鍵槽圖Fig.2 Service hole of precast beams

2 試驗(yàn)概況

2.1 試件及試驗(yàn)方法

本次試驗(yàn)設(shè)計(jì)制作了 3個(gè)梁柱中節(jié)點(diǎn)，均為 1:1的足尺模型。試驗(yàn)對(duì)象的設(shè)計(jì)在嚴(yán)格遵循“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”的基礎(chǔ)上，為使試驗(yàn)的設(shè)計(jì)對(duì)象能更好地與實(shí)際相符，試件的尺寸參考了某實(shí)際工程的設(shè)計(jì)圖紙。為了直觀表示構(gòu)件的差異，根據(jù)鍵槽的長(zhǎng)度將試件命名為：JC40，JC45和 JC50。預(yù)制柱和預(yù)制梁及后澆疊合層的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40，鍵槽節(jié)點(diǎn)部分的強(qiáng)度等級(jí)為 C50，試驗(yàn)構(gòu)件的尺寸及配筋情況如圖3所示。

混凝土澆注分為3批：第1批為預(yù)制混凝土梁以及節(jié)點(diǎn)以下的混凝土柱；第2批為預(yù)制混凝土梁的疊合層以及鍵槽節(jié)點(diǎn)部分的混凝土；第3批為節(jié)點(diǎn)上部混凝土柱。混凝土和鋼筋留樣的力學(xué)特性分別如表 1和表2所示。表1中括號(hào)內(nèi)的數(shù)字表示混凝土澆注的批次。

圖3 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)詳圖Fig.3 Test joint size and reinforcement details

2.2 試驗(yàn)裝置及測(cè)點(diǎn)布置

本試驗(yàn)應(yīng)變片主要布置在鋼筋上，分布區(qū)域有梁柱縱筋、梁柱箍筋、節(jié)點(diǎn)核心區(qū)箍筋，在每個(gè)試件中選擇一根U形鋼筋沿其表面開槽，在槽內(nèi)埋設(shè)應(yīng)變片，其測(cè)點(diǎn)布置圖如圖4所示。在每個(gè)試件梁的兩端都安裝有位移計(jì)測(cè)定其位移，另外為了觀察節(jié)點(diǎn)的剪切破壞情況，在節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)布置了機(jī)電百分表測(cè)量其剪切變形。本試驗(yàn)采用的液壓千斤頂加載，反力裝置采用的是鋼桁架反力架，整個(gè)反力架通過(guò)與地槽螺栓連接形成反力裝置，整個(gè)反力裝置的移動(dòng)均通過(guò)試驗(yàn)室吊車完成。試驗(yàn)裝置如圖5所示。

表1 混凝土的力學(xué)性能Table 1 Mechanical properties of concrete for specimens

表2 鋼筋的力學(xué)性能Table 2 Mechanical properties of reinforcement for specimens

圖4 應(yīng)變片測(cè)點(diǎn)布置圖Fig.4 Strain gauges on specimens

圖5 實(shí)驗(yàn)裝置Fig.5 Test set-up of specimens

2.3 加載方案

本試驗(yàn)采用了《建筑抗震試驗(yàn)方法規(guī)程》(JGJ 101—96)中的擬靜力試驗(yàn)方法。在梁端施加同步低周反復(fù)循環(huán)荷載來(lái)模擬地震作用，同時(shí)柱頂施加恒定設(shè)計(jì)軸力850 kN，柱軸壓比為0.297。

本試驗(yàn)加載程序如下：首先在柱頂施加恒定軸力850 kN，在試驗(yàn)中要保持柱頂軸力不變；然后在梁端施加反對(duì)稱反復(fù)荷載，在梁主筋屈服前由荷載控制，屈服后由梁端位移控制。在考察試件的開裂情況時(shí)，先取開裂荷載的30%作為控制荷載循環(huán)2次；第3循環(huán)也由荷載控制，使之達(dá)到屈服荷載的50%左右，第4循環(huán)加至屈服荷載的75%左右，第5循環(huán)直接加載至屈服荷載，即滯回曲線中出現(xiàn)明顯屈服點(diǎn)(由觀察控制)，循環(huán)1次后由梁端位移控制，每一位移量循環(huán)2次，一直進(jìn)行到位移延性系數(shù)大于4或荷載變形骨架曲線下降段上荷載下降到極限荷載的85%。

3 主要試驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)果分析

3.1 試驗(yàn)現(xiàn)象

本試驗(yàn)的3個(gè)試件的主要差異是試件的鍵槽長(zhǎng)度不相等(鋼筋的搭接長(zhǎng)度不相等)，試件的配筋及其余構(gòu)造情況均相同。從垂直裂縫的出現(xiàn)和開展上來(lái)看，3個(gè)試件并無(wú)太大的差別，即開裂荷載與鍵槽中鋼筋的搭接長(zhǎng)度的關(guān)系不大。

構(gòu)件的屈服荷載以及在屈服前相同荷載級(jí)下的裂縫寬度均相差不大。根據(jù)試驗(yàn)時(shí)的儀器跟蹤及與記錄數(shù)據(jù)的對(duì)比，各試件的開裂荷載、屈服荷載以及屈服位移如表 3所示(由于構(gòu)造方面的特殊性使得梁上下端的各特征值均不一樣，本文取兩者的平均值作為其特征值)。

表3 開裂荷載、屈服荷載和屈服位移實(shí)測(cè)值Table 3 Crack loading, yield loading and yield displacement of specimens

相對(duì)計(jì)算而言，實(shí)測(cè)的開裂荷載偏大一點(diǎn)，而屈服荷載的計(jì)算值也比實(shí)測(cè)值小。計(jì)算的開裂荷載不考慮自重影響為23 kN，如果考慮自重影響，梁的上端為21 kN，梁的下端為25 kN；計(jì)算的屈服荷載為80.26 kN。但不管是屈服荷載還是開裂荷載，計(jì)算值與實(shí)測(cè)值的均相差不大。

JC50試件在荷載施加到25 kN左右時(shí)，梁端與柱面交接處出現(xiàn)了一個(gè)肉眼可見的微小裂縫，此處是鍵槽與柱面交界之處，故將其定為實(shí)測(cè)開裂荷載。隨著荷載的增加，裂縫的長(zhǎng)度開始增長(zhǎng)，寬度也在擴(kuò)大，鄰近段的豎向裂縫越來(lái)越多，但是整個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)角區(qū)未出現(xiàn)任何的異常，在加載到2Δ第1個(gè)循環(huán)時(shí)，在梁端上下表面，混凝土出現(xiàn)了少許的脫落，第2個(gè)循環(huán)時(shí)節(jié)點(diǎn)區(qū)出現(xiàn)了兩條交叉裂縫，當(dāng)加載到3Δ第1個(gè)循環(huán)時(shí)，梁端上下表面出現(xiàn)了大塊的脫落，3Δ第2個(gè)循環(huán)時(shí)發(fā)現(xiàn)U形鋼筋的末端出現(xiàn)了滑移產(chǎn)生的裂縫，在4Δ第2個(gè)循環(huán)時(shí)U形鋼筋出現(xiàn)了嚴(yán)重的滑移以致該處的滑移裂縫進(jìn)一步擴(kuò)大，甚至鍵槽表面出現(xiàn)了上鼓的現(xiàn)象。在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，柱子未出現(xiàn)任何破壞，節(jié)點(diǎn)的兩個(gè)交叉裂縫在后期沒有發(fā)展。JC45試件與 JC50試件情況相仿，只是JC45節(jié)點(diǎn)未出現(xiàn)因U形鋼筋的黏結(jié)滑移破壞引起的裂縫。而JC40因U形鋼筋的黏結(jié)滑移破壞引起的裂縫出現(xiàn)得很早，大約是在1Δ第2個(gè)循環(huán)時(shí)就已經(jīng)出現(xiàn)，并且在3Δ第1個(gè)循環(huán)時(shí)，出現(xiàn)了U形鋼筋被拔出的錨固破壞現(xiàn)象。試驗(yàn)結(jié)束后，對(duì)JC50和JC40試件鍵槽表面混凝土層敲開觀察U形鋼筋的黏結(jié)滑移破壞情況，發(fā)現(xiàn)在施工時(shí)這2個(gè)試件中的U形鋼筋未能有效固定，使得其中部分U形鋼筋直接貼至鍵槽邊(即混凝土模板壁上)未能與混凝土有效黏結(jié)，這直接導(dǎo)致U形鋼筋的搭接錨固性能大為減弱；而 JC45試件的鍵槽壁即預(yù)制部分與節(jié)點(diǎn)現(xiàn)澆部分結(jié)合得仍很牢固。

3.2 滯回曲線分析

滯回曲線是結(jié)構(gòu)抗震性能的綜合體現(xiàn)，是分析結(jié)構(gòu)抗震性能的重要依據(jù)。試件的滯回曲線見圖6。

圖6 試件的滯回曲線Fig.6 Hysteretic loops of load-displacement at beam ends

JC50試件前幾循環(huán)具有較穩(wěn)定的梭形滯回環(huán)，表明節(jié)點(diǎn)有較大的剛度，試件有較大的耗能能力，后幾循環(huán)滯回環(huán)的形狀逐漸向反S形狀過(guò)渡，到第2倍Δ第2個(gè)循環(huán)尤為明顯，剛度有所降低，彎曲變形開始退位于黏結(jié)滑移變形，鍵槽中U形鋼筋的末端的位置開始出現(xiàn)裂縫。到第4倍Δ第1個(gè)循環(huán)時(shí)，滯回曲線出現(xiàn)近似倒Z形的跡象。JC45試件前7次循環(huán)呈穩(wěn)定的梭形，表明構(gòu)件耗能能力較好，甚至在2倍Δ第1次循環(huán)時(shí)出現(xiàn)了紡錘形，說(shuō)明這時(shí)構(gòu)件的耗能能力達(dá)到了頂峰，處于最佳的狀態(tài)，不過(guò)從第9次循環(huán)開始滯回曲線開始呈現(xiàn)反S形，構(gòu)件的耗能能力開始變差，黏結(jié)滑移的影響開始顯現(xiàn)。JC40試件由于前述的 U形鋼筋的搭接錨固問(wèn)題，以至于在1倍Δ的第1次循環(huán)時(shí)就開始出現(xiàn)了反S跡象，到后期越來(lái)越明顯，在2倍Δ第2次循環(huán)時(shí)出現(xiàn)了明顯的捏縮現(xiàn)象。在3Δ第1個(gè)循環(huán)反向加載時(shí)出現(xiàn)了嚴(yán)重的鋼筋滑移，U形鋼筋被拔出。JC40屬于非正常破壞(錨固破壞)。

3.3 骨架曲線分析

骨架曲線是指連接各次循環(huán)加荷峰值(正向或反向) 點(diǎn)的曲線。本試驗(yàn)中的3個(gè)試件的骨架曲線如圖7所示。由圖7可知：骨架曲線在荷載未達(dá)到開裂荷載前為直線，試件的變形基本上呈現(xiàn)彈性，在試件開裂后，骨架曲線開始彎曲，曲線開始向位移軸偏移，荷載增速趨緩，這一階段一直持續(xù)到試件屈服，此時(shí)骨架曲線出現(xiàn)了明顯的拐點(diǎn)，試件剛度進(jìn)一步降低，變形加快，直到達(dá)到最大荷載點(diǎn)；持續(xù)加載，位移不斷增大，荷載卻不斷下降。

從圖 7還可以看出：JC45試件的延性明顯要比JC50和JC40的好，后兩者主要是由于存在施工上的缺陷。三者的屈服荷載及極限荷載差別不大，這說(shuō)明在不出現(xiàn)黏結(jié)滑移破壞的情況下，搭接長(zhǎng)度對(duì)承載力影響不大。

圖7 試件骨架曲線Fig.7 Skeleton curves of load-displacement at beam ends

3.4 強(qiáng)度退化和剛度退化

隨著加載位移的不斷增加，試件的強(qiáng)度和剛度將隨循環(huán)周次的增加而逐漸減小。為了定量反映相同加載位移不同加載循環(huán)時(shí)試件的強(qiáng)度退化和剛度退化程度，本文進(jìn)行了強(qiáng)度退化和剛度退化分析。

3.4.1 強(qiáng)度退化

試驗(yàn)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度退化可以用承載力降低系數(shù)iλ來(lái)衡量，承載力降低系數(shù)的計(jì)算式如下：

3個(gè)節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度退化情況如圖8所示。3個(gè)試件在達(dá)到其承載能力極限后，其后期強(qiáng)度降低均較為緩慢(由于JC40在3Δ第1個(gè)循環(huán)出現(xiàn)了錨固破壞，所以，其后期的強(qiáng)度退化情況無(wú)法考察)。

圖8 試件強(qiáng)度退化曲線Fig.8 Strength degradation curves of specimens

3.4.2 剛度退化

根據(jù)《建筑抗震試驗(yàn)方法規(guī)程》(JGJ 101—96)，在荷載位移曲線上將每次循環(huán)的最大位移點(diǎn)連接起來(lái)表示試件在1個(gè)循環(huán)中的剛度。本次試驗(yàn)的相對(duì)剛度與循環(huán)次數(shù)的關(guān)系如圖9所示。從圖9可以看出：試件在整個(gè)加載過(guò)程中剛度退化明顯，且剛度退化主要發(fā)生在開裂后至屈服這一階段。在屈服至破壞階段剛度退化較為平緩。JC40試件的剛度退化情況在3Δ循環(huán)時(shí)也有較大的退化，這與其U形鋼筋黏結(jié)滑移有很大關(guān)系。

圖9 試件的剛度退化曲線Fig.9 Stiffness degradation curves of specimens

3.5 試件的吸能及耗能能力分析

吸能能力以及耗能能力是結(jié)構(gòu)抗震性能的重要指標(biāo)。在地震作用下，較強(qiáng)的能量吸收能力可以抵御地震作用下的大變形；較強(qiáng)的能量耗散能力能保證結(jié)構(gòu)振幅迅速衰減。

本文采用美國(guó) Jirsa等提出的功能指標(biāo)lw來(lái)評(píng)價(jià)構(gòu)件的吸能能力。

式中：n為循環(huán)次數(shù)；i為循環(huán)序數(shù)；Py和Δy分別為屈服荷載和屈服位移；Pi和Δi分別為第i次循環(huán)的荷載和第i次循環(huán)的位移。由于梁上下端的屈服荷載與位移不同，故取其平均值進(jìn)行比較。根據(jù)式(2)算出的lw如表4所示，經(jīng)綜合比較，由于JC45試件未出現(xiàn)任何黏結(jié)滑移現(xiàn)象，所以，吸能能力最強(qiáng)；而 JC40試件由于施工問(wèn)題造成的鋼筋過(guò)早黏結(jié)滑移破壞，吸能能力最弱。

表4 試件的吸能能力功能指標(biāo)Table 4 Indicators of energy absorption capability for specimens

耗能能力采用Celebl和Penzien所提出的等效黏滯阻尼系數(shù)he來(lái)評(píng)價(jià)構(gòu)件耗能能力。這里僅比較在屈服荷載和極限荷載滯回環(huán)的he，如圖10所示，he表達(dá)式為：

式中：SOAB+SBCD為滯回環(huán)所包圍面積；SOAE+SOCF為相應(yīng)2個(gè)三角形面積。

由式(3)可算得2個(gè)構(gòu)件在屈服荷載和極限荷載滯回環(huán)的he，具體數(shù)值如表5所示。從表5中的數(shù)據(jù)可知：JC45試件由于未出現(xiàn)黏結(jié)滑移破壞，相應(yīng)的耗能能力更強(qiáng)，而JC50和JC40試件由于施工時(shí)未能有效固定U形鋼筋使得構(gòu)件出現(xiàn)了不同程度的黏結(jié)滑移破壞，其中又以JC40試件最明顯。

圖10 等效黏滯阻尼系數(shù)計(jì)算示意圖Fig.10 Sketch map for calculating equivalent viscous damping coefficient

表5 試件等效黏滯阻尼系數(shù)Table 5 Equivalent viscous damping coefficients of specimens

3.6 節(jié)點(diǎn)的延性分析

除了結(jié)構(gòu)的剛度、強(qiáng)度退化，吸能、耗能能力外，結(jié)構(gòu)的延伸性也是是衡量結(jié)構(gòu)抗震性能的一個(gè)重要指標(biāo)。結(jié)構(gòu)延伸性可用延性系數(shù)μ來(lái)表示。延性系數(shù)是指結(jié)構(gòu)在遭受地震作用而進(jìn)入塑性階段后，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的最大變形(即極限荷載下的變形)與結(jié)構(gòu)屈服時(shí)荷載變形的比值。試驗(yàn)中取最大荷載降低15%時(shí)的變形與屈服時(shí)變形的比值。整個(gè)結(jié)構(gòu)的延性是由結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性來(lái)保證的。對(duì)于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，梁柱節(jié)點(diǎn)的延性直接影響到整個(gè)框架結(jié)構(gòu)的延性。為了防止整個(gè)框架結(jié)構(gòu)由于局部破壞而倒塌，要求盡量避免地震時(shí)在柱端及節(jié)點(diǎn)核心區(qū)產(chǎn)生塑性鉸，而應(yīng)使塑性鉸出現(xiàn)在梁端。因此，對(duì)于框架節(jié)點(diǎn)，一般用梁端塑性鉸區(qū)的截面曲率延性系數(shù)來(lái)表示節(jié)點(diǎn)的延性。

測(cè)定了 JC50和 JC45 2個(gè)試件的延性系數(shù)(由于JC40是錨固失效破壞，所以，不計(jì)算節(jié)點(diǎn)延性系數(shù))。規(guī)定以試件首先達(dá)到破壞的那半個(gè)循環(huán)(即達(dá)到最大荷載時(shí)，或比最大荷載稍有降低但降低值不超過(guò)最大荷載的 15%)所測(cè)得的梁端截面最大曲率來(lái)確定延性系數(shù)。試件的延性系數(shù)如表6所示。

表6 試件曲率延性系數(shù)Table 6 Curvature ductility factors of specimens

為了滿足抗震要求，如整體結(jié)構(gòu)的位移延性系數(shù)應(yīng)不小于4，則對(duì)梁的高跨比為1/10的一般框架結(jié)構(gòu)，按各層梁出現(xiàn)塑性鉸的靜力破壞機(jī)制進(jìn)行分析，梁的最大撓度延性系數(shù)也應(yīng)不小于 4。由于曲率延性系數(shù)與撓度延性系數(shù)的關(guān)系為：

式中：l為梁的跨度；lp為塑性郊區(qū)的等效長(zhǎng)度，如圖11所示，可近似按下式確定：

式中：h為梁的高度。

圖11 節(jié)點(diǎn)處梁塑性鉸區(qū)等效長(zhǎng)度Fig.11 Equivalent lengths for beam plastic hinge region of joint

對(duì)于本次試驗(yàn)的試件(梁的高跨比 h/l=0.3)，要求梁的截面延性系數(shù)φμ≥6.7。由表6可知：JC45和JC50 2個(gè)試件均能滿足這個(gè)要求。而JC40試件由于錨固破壞，影響了梁延性的發(fā)揮，不能滿足延性的要求。

4 結(jié)論

(1) 通過(guò)對(duì)試件滯回曲線形狀變化的分析，發(fā)現(xiàn)如果控制好U形鋼筋在大位移下的滑移，世構(gòu)體系框架結(jié)構(gòu)的耗能能力較強(qiáng)。

(2) 由于各個(gè)試件按現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)計(jì)算的開裂荷載和屈服荷載的計(jì)算值與試驗(yàn)的實(shí)測(cè)值都相差不大。所以，在實(shí)際的設(shè)計(jì)計(jì)算中，世構(gòu)體系采用和現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)相同的方法計(jì)算是可行的。

(3) 鍵槽長(zhǎng)度大的世構(gòu)體系，結(jié)構(gòu)的抗震性能指標(biāo)更優(yōu)越。本試驗(yàn)雖然由于試件的制作問(wèn)題 JC50沒有表現(xiàn)出 JC45更好的抗震性能；但是，對(duì)于同樣有黏結(jié)問(wèn)題的 JC40，由于水平錨固長(zhǎng)度較長(zhǎng)，JC50避免了JC40的錨固破壞形式。

(4) 世構(gòu)體系梁柱節(jié)點(diǎn)的主要破壞發(fā)生在梁端塑性鉸區(qū)，破壞也是以彎曲破壞為主，柱子以及節(jié)點(diǎn)區(qū)沒有出現(xiàn)嚴(yán)重的破壞情況。不過(guò)由于試件制作上存在一定缺陷，JC40的破壞以錨固破壞的形式出現(xiàn)，這在實(shí)際工程中是應(yīng)該避免的。從3個(gè)試件的對(duì)比來(lái)看，只要注意了U形鋼筋和鍵槽的尺寸設(shè)計(jì)以及實(shí)際施工中U形鋼筋的定位問(wèn)題，按照現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范和抗震設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)，并在設(shè)計(jì)階段認(rèn)真貫徹好“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”等抗震設(shè)計(jì)原則的世構(gòu)體系便完全能夠達(dá)到相應(yīng)的抗震要求。

(5) 鍵槽中的U形鋼筋的施工質(zhì)量對(duì)于整個(gè)節(jié)點(diǎn)的耗能能力有很大的影響，特別是要注意U形鋼筋的施工定位等問(wèn)題，這對(duì)延緩黏結(jié)滑移破壞的出現(xiàn)及保證節(jié)點(diǎn)的延性很重要。

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