張興虎+馬國文+馬宏偉+姜維山

文章編號：6732049(2014)02005106[

收稿日期：20140307

基金項目：國家自然科學基金項目（10572107）；河北省科技計劃項目（2011188）

摘要：為了驗證鋼與混凝土組合梁（SC梁）與高強復合連續(xù)螺旋箍約束鋼筋混凝土柱（CCSHRC柱）節(jié)點的受力機理及抗震性能，對足尺的端板螺栓連接的SC梁與CCSHRC柱節(jié)點試件進行了低周反復荷載試驗，對節(jié)點的抗震受剪承載力進行了分析，并根據(jù)試驗結果得到了節(jié)點核心區(qū)抗震受剪承載力的計算公式。結果表明：組合節(jié)點受力合理，破壞前梁端形成明顯的塑性鉸，同時由于高強螺栓預壓力的存在以及鋼板箍的約束作用，使得核心區(qū)混凝土處于三軸受壓應力狀態(tài)，抗震受剪承載力顯著提高，大大改善了節(jié)點區(qū)的抗剪能力，同時也增大了節(jié)點的剛度，所得抗震受剪承載力的計算公式可供實際工程參考。

關鍵詞：SC梁；CCSHRC柱；螺栓連接節(jié)點；抗震受剪承載力；低周反復荷載試驗

中圖分類號：TU398.9 文獻標志碼：A

Experiment on End Plate Bolted Connection Node of SC Beam and CCSHRC Column

ZHANG Xinghu, MA Guowen, MA Hongwei, JIANG Weishan

Abstract: In order to validate mechanical property and seismic behavior of the steel and concrete composite beams (SC beam) with continuous compound spiral hoop reinforced concrete column (CCSHRC) node, the low cyclic loading tests of full scale end plate bolted connection node of SC beam and CCSHRC column specimen were carried out. Seismic shear bearing capacity of node was analyzed. Meanwhile, the formulae of seismic shear bearing capacity of joint core were obtained according to the experiment results. Results show that combined node force is reasonable, and the clear plastic hinge is formed at beam end before failure, at the same time due to the presence of high strength bolt preloading and steel plate hoop constraint function, the core concrete is in complex stress state, the seismic shear bearing capacity is improved significantly, the seismic shear capacity of the node domain is greatly improved, and the stiffness of node is increased. The formulae of seisimic shear bearing capacity can be used for reference in the practical engineering.

Key words: SC beam; CCSHRC column; bolted connection node; seismic shear bearing capacity; low cyclic loading test



0 引 言

隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，工業(yè)化大生產已進入了各行各業(yè)，建筑工業(yè)化也同樣不可避免。所謂建筑工業(yè)化，就是用工業(yè)化的生產方式來生產建造工業(yè)和民用建筑，[HJ]它不斷地改變著傳統(tǒng)施工作業(yè)的建造方式、施工工藝和人們的觀念，[HJ1.8mm]并且是建筑業(yè)科技和發(fā)展水平的標志，是中國建筑業(yè)的發(fā)展方向［1］。

裝配式結構必然會成為中國建筑業(yè)發(fā)展的方向之一，這是工業(yè)化發(fā)展的必然結果。然而通過對地震震害的調查發(fā)現(xiàn)，裝配式結構的節(jié)點連接性能在反復荷載作用下的可靠性較差，難以滿足對抗震性能的要求，因此在地震區(qū)的使用受到很大限制。為提高結構的整體抗震性能，針對這個薄弱環(huán)節(jié)，需要對裝配式結構的節(jié)點抗震性能進行研究。

裝配式結構體系節(jié)點的構造形式繁多，實際工程中端板螺栓連接組合節(jié)點應用較為廣泛。端板螺栓連接組合梁混凝土柱結構作為裝配式結構的一部分，既具有組合結構共有的優(yōu)越性，也具有其自身特性。這種結構最大特點是避免了現(xiàn)場焊接，安裝速度快，施工性能好［2］。由于鋼混組合結構是今后多高層建筑應用的主要結構形式之一，端板螺栓連接組合梁混凝土柱組合結構無疑具有很高的工程應用價值。

目前各國尚未系統(tǒng)地對組合梁高強復合連續(xù)螺旋箍約束鋼筋混凝土柱組合節(jié)點進行研究，節(jié)點抗震受剪承載力的計算公式也沒有統(tǒng)一。本文中筆者進行了SC梁與CCSHRC柱節(jié)點的低周反復荷載試驗，以研究其受力性能和抗震受剪承載力。

1 試驗概述

1.1試件設計

試驗試件采用2個足尺模型，另外，為研究節(jié)點核心區(qū)在高軸壓比情況下的工作性能，又設計了核心區(qū)的補充試件LJDB。各試件參數(shù)如表1所示，具體尺寸及構造見圖1，其中，d為螺栓直徑。

表1試件參數(shù)

Tab.1Parameters of Specimens

試件編號 跨度/mm 層高/mm [ZB(]

CCSHRC柱 SC梁 節(jié)點核心區(qū)

長度/mm 寬度/mm 寬度/mm 高度/mm 鋼板箍厚度/mm 螺栓型號[ZB)]

LDJ01 3 300 3 250 400 400 380 450 6 8M30

LDJ02 3 300 3 250 400 400 380 450 6 8M30

LDJB 150 150 4 4M20

圖1試件尺寸及構造（單位：mm）

Fig.1Dimensions and Configurations of Specimens (Unit:mm)

[HTH][STHZ][WTHZ]1.2[試件的材性

組合節(jié)點所用的鋼筋、鋼板的材性如表2所示，梁、柱混凝土的強度實測值如表3所示。

[HTH][STHZ][WTHZ]1.3[加載裝置

試驗采用柱端施加水平荷載的方式，加載裝置如圖2所示。柱上端豎向力的加載采用雙層平面滾[CM（22]軸[KG-*9]系統(tǒng)和頂部可轉動的油壓頂，柱下端采用空間球[CM）][HJ]

[HT5”H][WT5”HZ][ST5”HZ][JZ(]表2[鋼材的材料性能

Tab.2[Material Properties of Steel

[HT][WT][ST]

[BG(!][BHDFG5.2mm,WK8*4/5,K10,K10W]

材料類型 鋼筋 鋼板

[BHD,WK8*4/5,K5。4W]

直徑（板厚）/mm 12 25 4 6

屈服強度/MPa 424.6 415.8 327.5 364.5

極限強度/MPa 597.0 580.9 494.9 526.7

彈性模量/GPa 177 173 172 185

延伸率/% 19 17 23 25

[BG)F]

[HT5SS][ST5BZ][WT5BZ]

[HT5”H][WT5”HZ][ST5”HZ][JZ(]表3[混凝土的材料性能

Tab.3[Material Properties of Concrete

[HT][WT][ST]

[BG(!][BHDFG5.2mm,WK4*4/5,K12,K12W]

試件編號 柱混凝土強度/MPa 梁混凝土強度/MPa

[BHD]LJD01 39.2 23.3

LJD02 39.2 23.3

LJDB 39.2

[BG)F]

[HT5SS][ST5BZ][WT5BZ]

〖TPzxh2.tif；S*2，BP#〗

[TS（][JZ]

[HT5”H][WT5”HZ][ST5”HZ][KG*1][HL（1]圖2[試驗加載裝置

Fig.2[Test Loading Equipment

[HL）][TS）]

[WT5BZ][ST5BZ][HT5SS]

鉸。柱端水平荷載由電液伺服加載系統(tǒng)施加。

[HTH][STHZ][WTHZ]1.4[加載制度

根據(jù)《建筑抗震試驗方法規(guī)程》(JGJ 101—96)［3］中的規(guī)定制定本次試驗的加載制度。試件屈服前采用荷載控制并分級加載，試件屈服后采用位移控制，位移值采用屈服時試件的最大位移值，并以該位移的倍數(shù)為級差進行控制加載。在荷載位移混合控制加載中，最終的屈服荷載以力、位移滯回曲線上的拐點來確定，開裂荷載以人工觀察來確定。加載制度見圖3，其中，u為1倍屈服位移，fy為1倍屈服荷載。

1.5測點布置

應變片主要記錄試件某個部位在整個加載過程中應變變化的全過程，本試驗應變片主要布置在靠近節(jié)點的鋼梁翼緣和腹板、節(jié)點核心區(qū)的螺栓上，具體布置見圖4。為了測定試件在加載過程中的變形和節(jié)點核心區(qū)的轉角延性、剪切延性，在試件上布置相關位移計和百分表。

圖4[應變片布置

Fig.4[Strain Gauge Arrangements

2試件破壞過程

對試件LJD做2組試驗，第1組研究試件JLD01在不受軸力作用、僅受柱端橫向力作用時的性能。對第2組試件JLD02施加1 200 kN的軸向力，再研究柱在此情況下受低周反復荷載時的受力性能。

（1）在第1組試件LJD01試驗中，對螺栓施加較小的預拉力，使螺栓的拉應變保持在2×10-4左右，當水平作動器內力為推85 kN時，組合梁承受負彎矩一側出現(xiàn)與其軸線垂直的裂縫。當水平荷載為拉100 kN時，另一側也出現(xiàn)相同性質的裂縫。當水平荷載為125 kN時，組合梁出現(xiàn)大量裂縫。在之后的荷載循環(huán)過程中，相繼出現(xiàn)組合梁翼緣在受壓時屈曲，受拉時又重新被拉直的現(xiàn)象。組合梁的腹板也出現(xiàn)屈曲的現(xiàn)象。[HJ1.8mm]

（2）在第2組試件LJD02試驗中，為避免出現(xiàn)端板與柱接觸面的張開現(xiàn)象，加大了對螺栓的預拉力，使螺栓的初始拉應變保持在8×10-4左右。當水平作動器內力為推110 kN時，組合梁承受負彎矩一側出現(xiàn)與其軸線垂直的裂縫。當水平荷載為拉180 kN時，組合梁翼緣出現(xiàn)在受壓時屈曲，受拉時又重新被拉直的現(xiàn)象。當水平荷載為拉225 kN時，組合梁一側的端板加勁肋出現(xiàn)焊縫撕裂，組合梁混凝土被壓縮大片剝落，最后組合梁下翼緣被拉斷，柱頭有很大的水平位移，停止試驗。

（3）在模擬節(jié)點核心區(qū)試件LJDB試驗中，在受800 kN的軸向力作用下，試件LJDB沒有任何破壞征兆，然后對試件施加往復的水平荷載，當水平荷載為100 kN時，試件處于彈性階段。當水平荷載為200 kN時，試件水平變形增大，鋼板箍有壓屈現(xiàn)象，最后由于基座處混凝土的開裂停止試驗。

試件LJD02的柱頂水平荷載層間位移滯回曲線如圖5所示。在柱腳增加鋼板箍約束來避免混凝土局部被壓碎，保證了柱底的鉸接，同時螺栓的預拉力比較大，防止了端板與柱表面的張開。從圖5可以看出，在峰值荷載后整體承載力下降很小，屈服后曲線沒有捏縮現(xiàn)象，同時在屈服后相同位移下的循環(huán)中承載力下降很小，滯回環(huán)始終飽滿穩(wěn)定，整個曲線呈理想的梭形，具有良好的耗能性能。

3 節(jié)點核心區(qū)抗震受剪承載力

3.1節(jié)點各部分抗剪貢獻

根據(jù)震害調查和試驗研究可知，節(jié)點一般都是發(fā)生剪切破壞，因此節(jié)點的抗震承載能力計算主要是進行節(jié)點抗剪計算［4］。SC梁與CCSHRC柱節(jié)點中，由于高強螺栓預壓力的存在以及鋼板箍的約束作用，使得核心區(qū)混凝土處于復合受力狀態(tài)，抗震受剪承載力顯著提高，因此混凝土承擔的剪力比鋼筋混凝土節(jié)點混凝土承擔的剪力有所提高。本文中把節(jié)點的抗剪貢獻分為混凝土、鋼板箍、箍筋和軸壓力的貢獻。

3.1.1混凝土的貢獻

在組合結構標準節(jié)點中，整個節(jié)點區(qū)的混凝土根據(jù)受約束的不同可以分成2個部分:節(jié)點內部混凝土機構和節(jié)點外部混凝土機構［5］。SC梁與CCSHRC柱節(jié)點中由于高強螺栓預壓力的存在以及鋼板箍的約束作用，使核心區(qū)混凝土承擔了大部分的剪力。

根據(jù)相關試驗及理論分析，節(jié)點核心區(qū)形成斜壓桿。核心區(qū)開裂前，由于梁、柱端彎矩傳遞到節(jié)點區(qū)的壓力作用，沿核心區(qū)對角線方向形成混凝土受壓帶，并在受壓帶邊緣垂直受壓帶長度方向產生拉應力，隨著荷載增加，沿節(jié)點對角線產生斜裂縫,在斜裂縫之間形成混凝土斜壓桿，其抗剪機理是斜壓桿受壓機理，這與鋼筋混凝土節(jié)點相似，但是由于箍筋和螺栓以及端板的約束作用，使其受剪承載力比鋼筋混凝土節(jié)點中的混凝土大得多,在梁端彎矩Mb和剪力Vb作用下，其受力模式如圖6所示，其中，θ為斜壓桿與水平方向的夾角，H為寬度，可表示為節(jié)點核心區(qū)對角線的長度乘以某一比值α，H=α[KG-*3][KF(]h2c+h2b[KF)]，hc為柱截面高度，hb為梁截面高度。

圖6節(jié)點核心區(qū)混凝土斜壓桿受力模式

Fig.6Concrete Oblique Compression Bar Stress Pattern in Joint Core

節(jié)點核心區(qū)混凝土的承載力由混凝土斜壓桿的抗壓強度決定，斜壓桿的水平分力即混凝土抗剪貢獻?；炷列眽簵U的方向和寬度與節(jié)點受的壓力、彎矩有關。當節(jié)點受到軸壓力作用時，其核心受壓范圍較不受軸壓力作用節(jié)點范圍大，故斜壓桿的寬度較大，承載力也較大［6］。

節(jié)點核心區(qū)混凝土的抗震受剪承載力Vc可以用下式表示

Vc=fcbjHcos（θ）

（1）

式中：fc為混凝土抗壓強度；bj為節(jié)點截面寬度；d為混凝土斜壓桿的等效寬度。

一般情況下，節(jié)點截面高度hj等于柱截面高度hc，梁截面高度hb可表示為柱截面高度乘以某一系數(shù)β，寫成hb=βhc=βhj，則

H=α[KG-*5][KF(]h2j+β2h2j[KF)]=α[KG-*5][KF(]1+β2[KF)]hj

（2）

令特定系數(shù)γ=α[KG-*5][KF(]1+β2[KF)]cos(θ)，則混凝土的抗震受剪承載力為

Vc=γfcbjhj

（3）

γ綜合反映了節(jié)點核心區(qū)混凝土在各種約束下的抗剪作用。根據(jù)各國試驗資料并進行相關回歸分析，得出混凝土抗剪影響系數(shù)建議值為γ=0.18。

綜上所述，本文中建議組合SC梁與CCSHRC柱結構節(jié)點中混凝土的抗震受剪承載力計算公式為

Vc=0.18fcbjhj

（4）

3.1.2鋼板箍的貢獻

端板鋼板箍主要傳遞翼緣和腹板的擠壓力，側面鋼板箍主要抗剪切，受力狀態(tài)和RCS結構中的鋼梁腹板一樣（剪壓復合應力狀態(tài)），另外，本文的試驗結果和各國試驗研究結果表明，側面鋼板箍在節(jié)點破壞時，應力達不到屈服強度，日本建筑學會規(guī)定鋼板箍的抗震受剪承載力計算中將其乘以系數(shù)0.5進行折減，故建議鋼板箍的抗震受剪承載力Vbw按下式計算

Vbw=3 6twhwfya

（5）

式中：fya為鋼板箍單向拉伸屈服強度；tw為鋼板箍厚度；hw為鋼板箍長度。

3.1.3箍筋的貢獻

在普通的鋼筋混凝土結構節(jié)點中，節(jié)點區(qū)箍筋的基本作用是直接參與抗剪、約束節(jié)點核心區(qū)混凝土和防止柱中縱筋壓屈，它對提高節(jié)點的抗震性能起著重要的作用，因此無論在施工還是使用期間，節(jié)點區(qū)箍筋都是不可缺少的。相關試驗中指出，在SC梁與CCSHRC柱節(jié)點中，節(jié)點區(qū)箍筋屈服較晚，不過在極限狀態(tài)時，節(jié)點區(qū)箍筋仍能夠屈服。在SC梁與CCSHRC柱節(jié)點中，由于設置的一些節(jié)點構造措施如鋼環(huán)箍等對節(jié)點區(qū)混凝土提供了非常有效的約束作用，從而代替了箍筋的作用，故筆者建議不考慮箍筋對抗震受剪承載力的貢獻。

3.1.4軸壓力的貢獻

軸壓力對節(jié)點抗震受剪承載力也有一定的影響。軸壓力的存在使得核心區(qū)混凝土增加了某一個方向的約束,從而抑制了混凝土裂縫的出現(xiàn)和開展,對提高節(jié)點的抗裂度與抗震受剪承載力有利。但是較大的軸壓力將加重SC梁與CCSHRC柱節(jié)點中核心區(qū)內混凝土斜壓桿的負擔，尤其是當節(jié)點剪壓比和軸壓比兩者都較大時，軸壓力對節(jié)點后期受力極為不利，將會使節(jié)點的延性降低。盡管較小的軸壓力對抗震受剪承載力的作用是有利的，但是框架柱在地震作用時軸壓力會發(fā)生變化，由于總彎曲的作用，有的邊柱的軸力會減少，在高層建筑中亦有可能變?yōu)槭芾钥拐鹪O計時，應當考慮其對抗震的不利狀態(tài)。因此本文中建議SC梁與CCSHRC柱節(jié)點抗震設計時抗剪計算公式不把軸壓力作為有利因素即考慮混凝土作用，非抗震設計時可考慮軸壓力VN的影響，其計算公式為

VN=0.056N（6）

式中：N為柱軸壓力設計值。

3.2節(jié)點核心區(qū)抗震受剪承載力計算值與試驗值對比[ZK)]

綜上所述，本文中提出節(jié)點區(qū)的抗震受剪承載力計算公式為

Vc=0.18fcbjhj+3 6twhwfya

（7）

足尺試件試驗中所測節(jié)點核心區(qū)的剪力及按本文中建議公式計算所得抗震受剪承載力見表4。由表4可知，按本文中建議公式計算的抗震受剪承載力較試驗值大，這是合理的，因為足尺試件試驗中發(fā)生的是梁鉸破壞，并非節(jié)點核心區(qū)的剪切破壞，因此足尺試件節(jié)點核心區(qū)抗震受剪承載力計算值要比試驗值偏大。

表4[足尺試件抗震受剪承載力計算值與試驗值對比

Tab.4[Comparison of Seismic Shear Capacity Between Calculation Values and Experiment Values of Full Scale Specimens

試件編號 承載力試驗值S/kN 承載力計算值T/kN TS-1

LJD01 1 375.8 1 381.5 1.004

LJD02 1 434.2 1 448.7 1.010

4構件設計

4.1高強螺栓的預拉力

高強螺栓的預拉力是要高強螺栓桿預拉伸，利用高強螺栓桿的預拉伸，使被連接構件之間壓緊而產生靜摩擦力來傳遞剪力。預拉力對節(jié)點剛度的影響比較大，在較大的預拉力作用下，節(jié)點剛度比較大，節(jié)點可以很好地使鋼梁與混凝土柱的變形保持一致，其夾角始終保持90°不變，因而可以按剛性組合節(jié)點考慮。AISC 1999和Eurocode 3：1993規(guī)范中均取預拉力P=0.7Aefu，其中，Ae為有效截面面積，fu為極限強度，日本規(guī)范中的取值亦與《鋼構造限界狀態(tài)設計指南》相仿。在鋼結構中，進行端板螺栓連接設計時，施加預拉力P=0.6Aefu，節(jié)點屬于半剛性節(jié)點。

在組合梁混凝土柱框架結構中，節(jié)點區(qū)混凝土采用鋼板箍包圍，初始剛度有較大提高，與鋼結構有較大區(qū)別，關鍵在于預拉力的大小，以下2組不同的預拉力試驗數(shù)據(jù)可以說明預拉力對節(jié)點剛性的影響，試驗數(shù)據(jù)對比見表5。在節(jié)點試驗1中實際有效應力σ與極限強度fu比為0.61，直至0.5Pu（Pu為節(jié)點極限荷載）時節(jié)點為剛性，如圖7(a)所示;在節(jié)點試驗2中實際有效應力σ與極限強度fu比為0.68，直至0.68Pu時節(jié)點為剛性，如圖7（b）所示。試驗結果表明：節(jié)點試驗2的剛性區(qū)段荷載達到應用彈性理論分析框架的極限狀態(tài)時荷載，故預拉力P=0.7Aefu時，節(jié)點可以按剛性節(jié)點設計。

表5[螺栓桿預拉力比較

Tab.5Comparison of Bolt Pretension

螺栓型號 預拉力

P/kN 有效截面面積Ae/mm2

實際有效應力σ/MPa

極限強度fu/MPa

σf-1u

M22 209.79 303 692.38 1 128 0.61

M30 391.00 561 696.97 1 026 0.68

圖7[螺栓桿預拉力位移關系

Fig.7[Relations of Bolt Pretension and Displacement

考慮擰緊螺栓時，預拉力P除使螺栓桿產生拉應力外，還使螺栓桿產生剪應力：①在正常施工條件下，即螺母的螺紋和下支撐面涂黃油潤滑劑的條件下，或在原潤滑劑未干的情況下擰緊螺栓時，根據(jù)試驗結果對應力的影響系數(shù)可取為1.2；②考慮螺栓材質的不均勻性，引進一個折減系數(shù)0.9；③施工時為了補償螺栓預應力的松弛，一般超張拉幅度為5%~10%，因此采用一個超張拉系數(shù)0.9；④由于以螺栓的抗拉強度為準，為安全起見，再考慮一個附加安全系數(shù)0.9；⑤考慮端板高強螺栓節(jié)點成為剛性節(jié)點需要在不利外荷載作用下端板與柱面始終壓緊，同時考慮混凝土徐變損失，故增大預拉力1.2倍，這樣高強螺栓預拉力P為

P=0.729fuAe

（8）

式中：對螺栓8.8級，取fu=830 MPa，對螺栓10.9級，取fu=1 040 MPa；P=0.7Aefu。

4.2端板厚度

高強螺栓端板連接是鋼結構常用的連接形式，通常采用T型構件模型設計理論進行端板和螺栓設計。T型構件連接在外力作用下，高強螺栓承受拉力，T型構件受力后由于翼緣發(fā)生彎曲變形而形成杠桿作用（撬力作用），撬力使得螺栓拉力變大，對節(jié)點強度和性能產生不利影響。當翼緣較厚時，螺栓相對較弱，在受力過程中螺栓達到極限抗拉強度而拉斷，T型構件翼緣仍處在彈性范圍，彎曲變形很小，撬力可忽略不計。螺栓受力的計算模型見圖8，其中，F為水平荷載，a為螺栓中心至焊縫邊緣距離，Nbt為螺栓受拉承載力，My為翼緣板截面塑性彎矩，其公式為

（1]圖8[計算模型

Fig.8

Nbta=2My

(9)

My=1 6(bp/2)t2pfy(10)

式中：tp為端板厚度；bp為端板寬度。

聯(lián)立式（9），（10）用鋼材設計強度f代替屈服強度，即得到端板厚度的計算公式為

[JZ（]tp≥6aNbt bpf

（11）

5結語

（1）SC梁與CCSHRC柱端板螺栓連接節(jié)點具有較大的承載力和較好的延性，是一種合理的節(jié)點形式。

（2）由于高強螺栓預壓力的存在以及鋼板箍的約束作用，使得節(jié)點區(qū)混凝土開裂較少,大大改善了節(jié)點區(qū)的抗剪能力,同時也能提高節(jié)點的剛度。

（3）提出的節(jié)點核心區(qū)抗震受剪承載力計算公式可供工程實際參考。

參考文獻：

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［1］嚴 薇，曹永紅，李國榮.裝配式結構體系的發(fā)展與建筑工業(yè)化［J］.重慶建筑大學學報，2004，26（5）：131136．

YAN Wei,CAO Yonghong,LI Guorong.Development of Assemblytype RC Structure and Building Industrialization［J］.Journal of Chongqing Jianzhu University,2004,26(5):131136.

［2］馬宏偉.組合梁與連續(xù)復合螺旋箍混凝土柱節(jié)點研究［D］.西安:西安建筑科技大學，2003．

MA Hongwei.Study on the Joints of Composite Beam and Continuous Compound Spiral Hoop Reinforced Concrete Column［D］.Xian:Xian University of Architecture and Technology,2003.

［3］JGJ 101—96，建筑抗震試驗方法規(guī)程［S］．

JGJ [KG-*3]101—96,Specification of Testing Methods for Earthquake Resistant Building［S］.

［4］毛煒烽，伍云天，肖 巖，等.高強螺栓連接鋼梁混凝土柱組合節(jié)點的抗震性能［J］.工業(yè)建筑，2005，35(11):14．

MAO Weifeng,WU Yuntian XIAO Yan,et al.Experimental Research on Seismic Behavior of Bolted Steel Beam to RC Column Connections［J］.Industrial Construction,2005,35(11):14.

［5］張曉雷，白國良，戴維忠，等.RCS組合結構節(jié)點受力機理及承載力分析［J］.工業(yè)建筑，2008，38（增1）：602605.

ZHANG Xiaolei,BAI Guoliang,DAI Weizhong,et al.Shear Mechanism and Strength Analysis of RCS Composite Structure Joints［J］.Industrial Construction,2008,38(S1):602605.

［6］羅平航.鋼混凝土組合梁與連續(xù)復合螺旋箍筋混凝土柱節(jié)點抗震性能研究［D］.西安：西安建筑科技大學，2008.

LUO Pinghang.Research of Seismic Behavior on the Joint of Steelconcrete Composite Beam and Continuous Compound Spiral Hoop Reinforced Concrete Column［D］.Xian:Xian University of Architecture and Technology,2008.

P=0.729fuAe

（8）

式中：對螺栓8.8級，取fu=830 MPa，對螺栓10.9級，取fu=1 040 MPa；P=0.7Aefu。

4.2端板厚度

高強螺栓端板連接是鋼結構常用的連接形式，通常采用T型構件模型設計理論進行端板和螺栓設計。T型構件連接在外力作用下，高強螺栓承受拉力，T型構件受力后由于翼緣發(fā)生彎曲變形而形成杠桿作用（撬力作用），撬力使得螺栓拉力變大，對節(jié)點強度和性能產生不利影響。當翼緣較厚時，螺栓相對較弱，在受力過程中螺栓達到極限抗拉強度而拉斷，T型構件翼緣仍處在彈性范圍，彎曲變形很小，撬力可忽略不計。螺栓受力的計算模型見圖8，其中，F為水平荷載，a為螺栓中心至焊縫邊緣距離，Nbt為螺栓受拉承載力，My為翼緣板截面塑性彎矩，其公式為

（1]圖8[計算模型

Fig.8

Nbta=2My

(9)

My=1 6(bp/2)t2pfy(10)

式中：tp為端板厚度；bp為端板寬度。

聯(lián)立式（9），（10）用鋼材設計強度f代替屈服強度，即得到端板厚度的計算公式為

[JZ（]tp≥6aNbt bpf

（11）

5結語

（1）SC梁與CCSHRC柱端板螺栓連接節(jié)點具有較大的承載力和較好的延性，是一種合理的節(jié)點形式。

（2）由于高強螺栓預壓力的存在以及鋼板箍的約束作用，使得節(jié)點區(qū)混凝土開裂較少,大大改善了節(jié)點區(qū)的抗剪能力,同時也能提高節(jié)點的剛度。

（3）提出的節(jié)點核心區(qū)抗震受剪承載力計算公式可供工程實際參考。

參考文獻：

References:

［1］嚴 薇，曹永紅，李國榮.裝配式結構體系的發(fā)展與建筑工業(yè)化［J］.重慶建筑大學學報，2004，26（5）：131136．

YAN Wei,CAO Yonghong,LI Guorong.Development of Assemblytype RC Structure and Building Industrialization［J］.Journal of Chongqing Jianzhu University,2004,26(5):131136.

［2］馬宏偉.組合梁與連續(xù)復合螺旋箍混凝土柱節(jié)點研究［D］.西安:西安建筑科技大學，2003．

MA Hongwei.Study on the Joints of Composite Beam and Continuous Compound Spiral Hoop Reinforced Concrete Column［D］.Xian:Xian University of Architecture and Technology,2003.

［3］JGJ 101—96，建筑抗震試驗方法規(guī)程［S］．

JGJ [KG-*3]101—96,Specification of Testing Methods for Earthquake Resistant Building［S］.

［4］毛煒烽，伍云天，肖 巖，等.高強螺栓連接鋼梁混凝土柱組合節(jié)點的抗震性能［J］.工業(yè)建筑，2005，35(11):14．

MAO Weifeng,WU Yuntian XIAO Yan,et al.Experimental Research on Seismic Behavior of Bolted Steel Beam to RC Column Connections［J］.Industrial Construction,2005,35(11):14.

［5］張曉雷，白國良，戴維忠，等.RCS組合結構節(jié)點受力機理及承載力分析［J］.工業(yè)建筑，2008，38（增1）：602605.

ZHANG Xiaolei,BAI Guoliang,DAI Weizhong,et al.Shear Mechanism and Strength Analysis of RCS Composite Structure Joints［J］.Industrial Construction,2008,38(S1):602605.

［6］羅平航.鋼混凝土組合梁與連續(xù)復合螺旋箍筋混凝土柱節(jié)點抗震性能研究［D］.西安：西安建筑科技大學，2008.

LUO Pinghang.Research of Seismic Behavior on the Joint of Steelconcrete Composite Beam and Continuous Compound Spiral Hoop Reinforced Concrete Column［D］.Xian:Xian University of Architecture and Technology,2008.

P=0.729fuAe

（8）

式中：對螺栓8.8級，取fu=830 MPa，對螺栓10.9級，取fu=1 040 MPa；P=0.7Aefu。

4.2端板厚度

高強螺栓端板連接是鋼結構常用的連接形式，通常采用T型構件模型設計理論進行端板和螺栓設計。T型構件連接在外力作用下，高強螺栓承受拉力，T型構件受力后由于翼緣發(fā)生彎曲變形而形成杠桿作用（撬力作用），撬力使得螺栓拉力變大，對節(jié)點強度和性能產生不利影響。當翼緣較厚時，螺栓相對較弱，在受力過程中螺栓達到極限抗拉強度而拉斷，T型構件翼緣仍處在彈性范圍，彎曲變形很小，撬力可忽略不計。螺栓受力的計算模型見圖8，其中，F為水平荷載，a為螺栓中心至焊縫邊緣距離，Nbt為螺栓受拉承載力，My為翼緣板截面塑性彎矩，其公式為

（1]圖8[計算模型

Fig.8

Nbta=2My

(9)

My=1 6(bp/2)t2pfy(10)

式中：tp為端板厚度；bp為端板寬度。

聯(lián)立式（9），（10）用鋼材設計強度f代替屈服強度，即得到端板厚度的計算公式為

[JZ（]tp≥6aNbt bpf

（11）

5結語

（1）SC梁與CCSHRC柱端板螺栓連接節(jié)點具有較大的承載力和較好的延性，是一種合理的節(jié)點形式。

（2）由于高強螺栓預壓力的存在以及鋼板箍的約束作用，使得節(jié)點區(qū)混凝土開裂較少,大大改善了節(jié)點區(qū)的抗剪能力,同時也能提高節(jié)點的剛度。

（3）提出的節(jié)點核心區(qū)抗震受剪承載力計算公式可供工程實際參考。

參考文獻：

References:

［1］嚴 薇，曹永紅，李國榮.裝配式結構體系的發(fā)展與建筑工業(yè)化［J］.重慶建筑大學學報，2004，26（5）：131136．

YAN Wei,CAO Yonghong,LI Guorong.Development of Assemblytype RC Structure and Building Industrialization［J］.Journal of Chongqing Jianzhu University,2004,26(5):131136.

［2］馬宏偉.組合梁與連續(xù)復合螺旋箍混凝土柱節(jié)點研究［D］.西安:西安建筑科技大學，2003．

MA Hongwei.Study on the Joints of Composite Beam and Continuous Compound Spiral Hoop Reinforced Concrete Column［D］.Xian:Xian University of Architecture and Technology,2003.

［3］JGJ 101—96，建筑抗震試驗方法規(guī)程［S］．

JGJ [KG-*3]101—96,Specification of Testing Methods for Earthquake Resistant Building［S］.

［4］毛煒烽，伍云天，肖 巖，等.高強螺栓連接鋼梁混凝土柱組合節(jié)點的抗震性能［J］.工業(yè)建筑，2005，35(11):14．

MAO Weifeng,WU Yuntian XIAO Yan,et al.Experimental Research on Seismic Behavior of Bolted Steel Beam to RC Column Connections［J］.Industrial Construction,2005,35(11):14.

［5］張曉雷，白國良，戴維忠，等.RCS組合結構節(jié)點受力機理及承載力分析［J］.工業(yè)建筑，2008，38（增1）：602605.

ZHANG Xiaolei,BAI Guoliang,DAI Weizhong,et al.Shear Mechanism and Strength Analysis of RCS Composite Structure Joints［J］.Industrial Construction,2008,38(S1):602605.

［6］羅平航.鋼混凝土組合梁與連續(xù)復合螺旋箍筋混凝土柱節(jié)點抗震性能研究［D］.西安：西安建筑科技大學，2008.

LUO Pinghang.Research of Seismic Behavior on the Joint of Steelconcrete Composite Beam and Continuous Compound Spiral Hoop Reinforced Concrete Column［D］.Xian:Xian University of Architecture and Technology,2008.