韓曉玲

（甘肅建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，蘭州 730050）

0 引言

型鋼高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)是將型鋼放在構(gòu)件的內(nèi)部，外部包裹高強(qiáng)混凝土而做成的[1]。兩種材料充分配合，互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，取得經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)性能優(yōu)良的效果，可充分利用外包高強(qiáng)混凝土的剛度和耐火性能，又可利用型鋼減小構(gòu)件斷面、提高承載能力和改善抗震性能，現(xiàn)在應(yīng)用較為普遍。

1 型鋼高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)[2]

1）強(qiáng)度高、剛度大、變形能力強(qiáng)，抗震性能好；由于內(nèi)部型鋼的存在，構(gòu)件延性得到很大改善。

2）由于混凝土在外包裹的約束，克服了型鋼受壓失穩(wěn)的缺點(diǎn)，使其具有比較好的受力性能。

3）型鋼高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的耐火性、耐久性比鋼結(jié)構(gòu)更好。

4）施工時(shí)，型鋼具有較大的承載能力，可降低模板的使用量；能提高施工的速度還可以縮短工期。

5）在截面尺寸相同的情況下，可以合理地配置較多的鋼材，提高梁柱截面的含鋼率，滿足規(guī)范對(duì)柱軸壓比的要求；由于徐變引起的變形較小。

6）由于混凝土和型鋼共同作用承擔(dān)荷載，可很好的節(jié)約鋼材。

2 研究型鋼高強(qiáng)混凝土框架節(jié)點(diǎn)受力的目的和意義

近年來(lái)，高強(qiáng)混凝土開始在人們的運(yùn)用中使用，尤其是型鋼混凝土結(jié)構(gòu)中的使用。型鋼高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)由于高強(qiáng)混凝土的使用能夠更好的發(fā)揮型鋼的作用，此種結(jié)構(gòu)才開始成型，因而我國(guó)也開始了對(duì)于型鋼高強(qiáng)混凝土框架節(jié)點(diǎn)的試驗(yàn)研究，對(duì)型鋼高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的破壞形態(tài)等性能及軸壓比、配箍率等對(duì)節(jié)點(diǎn)的影響進(jìn)行分析，并提出了型鋼高強(qiáng)混凝土節(jié)點(diǎn)的抗剪承載力簡(jiǎn)化計(jì)算公式，但對(duì)于SRC結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的內(nèi)力傳遞等的研究還不夠，也沒(méi)有一套完整的型鋼高強(qiáng)混凝土框架節(jié)點(diǎn)的計(jì)算和設(shè)計(jì)方法，節(jié)點(diǎn)的研究也缺乏完整性和系統(tǒng)性，這使得型鋼高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)不可能廣泛的應(yīng)用于實(shí)際工程中，可看出框架節(jié)點(diǎn)受力的研究會(huì)促進(jìn)型鋼高強(qiáng)混凝土這種結(jié)構(gòu)的大面積使用，以此提高建筑物的抗災(zāi)害的能力，是具有很大的現(xiàn)實(shí)意義的。

3 影響節(jié)點(diǎn)的因素

3.1 加勁肋

水平加勁肋的運(yùn)用增大了框架節(jié)點(diǎn)區(qū)域的最大拉應(yīng)力的范圍。節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的加勁肋有效提升了型鋼的剛度和高強(qiáng)混凝土的抗剪切的能力，使得節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的混凝土更加安全，一定程度上制約著混凝土開裂的發(fā)展。加勁肋使結(jié)構(gòu)的受力傳遞更加合理，其讓型鋼梁和型鋼柱直接將所承受到的拉壓力傳遞給核心區(qū)部位，抵制了梁和柱的翼緣之間的焊縫被撕開和防止翼緣傳遞的壓力將核心區(qū)的高強(qiáng)混凝土壓壞。本文對(duì)有加勁肋和無(wú)加勁肋節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了比較分析，在柱端施加相同的軸向壓力和水平荷載條件下，其水平方向（Y方向）的應(yīng)力云圖分別見圖1、圖2。

3.2 混凝土的強(qiáng)度

圖1 無(wú)加勁板節(jié)點(diǎn)Y向應(yīng)力云圖

圖2 有加勁板節(jié)點(diǎn)Y向應(yīng)力云圖

混凝土的強(qiáng)度影響著框架節(jié)點(diǎn)的開裂狀況和抗剪強(qiáng)度，高強(qiáng)混凝土的使用比普通混凝土提升了框架節(jié)點(diǎn)的初裂抗剪的強(qiáng)度及其極限抗剪的強(qiáng)度?；炷翉?qiáng)度的高低決定著抗拉強(qiáng)度的高低，也決定著混凝土開裂的時(shí)間早晚及其開裂速度的快慢。混凝土強(qiáng)度越低，抗拉強(qiáng)度低，裂縫出現(xiàn)的早，且開展快，核心區(qū)混凝土應(yīng)力發(fā)展快，這從混凝土的裂縫分布圖3可以看出不同混凝土強(qiáng)度等級(jí)對(duì)節(jié)點(diǎn)的開裂荷載的影響。高強(qiáng)混凝土的使用可以減小框架底層梁和柱的截面尺寸，增大了建筑的使用面積。

圖3 混凝土開裂圖

3.3 柱軸壓力

柱的軸力對(duì)型鋼混凝土柱節(jié)點(diǎn)的抗裂性能和抗剪性能都有一定的影響，當(dāng)柱軸力逐漸增大時(shí)，模型的開裂荷載隨之變大。柱軸壓力對(duì)框架節(jié)點(diǎn)的核心區(qū)相當(dāng)于在柱端增加了一個(gè)約束，控制著裂縫的開裂狀況，有效提高了節(jié)點(diǎn)的載荷能力。但是軸壓力影響型鋼的抗剪承載能力，所以對(duì)構(gòu)件要合理選擇軸壓比。軸壓比對(duì)節(jié)點(diǎn)的滯回曲線也產(chǎn)生很大的影響，圖4、圖5和圖6為不同軸壓比試件模型的滯回曲線。

3.4 型鋼腹板的厚度

圖4 軸壓比為0.2的柱端滯回曲線

圖5 軸壓比為0.4的柱端滯回曲線

圖6 軸壓比為0.6的柱端滯回曲線

恰當(dāng)控制型鋼腹板的厚度，使其能很好地發(fā)揮抗剪能力。不同腹板厚度對(duì)節(jié)點(diǎn)抗剪性能的影響見表1。由表可知，隨著腹板厚度的增大，節(jié)點(diǎn)的抗剪能力也在逐漸的提高。由于型鋼腹板的外側(cè)有混凝土的包裹，所以型鋼腹板不會(huì)很容易發(fā)生局部屈服現(xiàn)象。由很多的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，當(dāng)柱的豎向軸壓力過(guò)大時(shí)，型鋼腹板會(huì)發(fā)生屈服。

表1 不同腹板厚度對(duì)節(jié)點(diǎn)抗剪性能的影響

[1]JGJ 138—2001，型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].

[2]高翔.型鋼高強(qiáng)混凝土框架節(jié)點(diǎn)的受力性能及ANSYS有限元分析[D].西安：西安建筑科技大學(xué)，2006.

[3]王繼武.型鋼混凝土框架梁柱節(jié)點(diǎn)受力性能有限元分析[D].重慶：重慶交通大學(xué)，2009.