研究生毕业大论文02.doc

第一章绪论1.1问题的提出在工业与民用建筑中，应用高强混凝土可以极人地提高混凝土结构的承载 力，但是并不能显著改善混凝土结构的抗裂性能和延性对于高强混凝土框架结 构，由于混凝土强度较高使得梁柱构件的截面尺寸有所减小，从而使得混凝土结 构受力的薄弱环节转移到梁柱连接的节点区域节点区域作为建筑结构的重要部 位，不但是结构传递和分配内力的枢纽，而月.对结构进入弹駛性工作阶段仍能保 持整体性发挥着重要作用国内外多次震害研究表明，在地震作用下，节点区域 是框架结构最容易受损的部分，其破坏往往会导致整个建筑结构倒塌⑴因此， 有必要全面分析和研究高强混凝土框架节点的工作机理，从承载力计算和延性构 造两个方面采取抬施，使得节点区域满足正常使用和抗震设防的要求钢纤维混凝土是把适量的乱向短钢纤维掺入到混凝土中形成的高性能复合 材料，其中的钢纤维不但能够阻碍混凝土内部微裂缝的扩展，而月•还可以阻滞宏 观裂缝的发生和发展，因此在混凝土中掺入钢纤维，不但可以明显提高其抗拉强 度和主要由主拉应力控制的抗弯、抗剪、抗扭强度等受力性能，而且能够显著改 善其延性、韧性和耗能指标等变形性能03】国内外已经把钢纤维高强混凝土应 用于混凝土结构中以改善其力学性能，约束裂缝的开展，增强其延性和耗能性能, 为改善混凝土结构的抗震性能提供了一个有效途径。

尤其是对于高强混凝土结构 而言，高强混凝土基体中水泥浆强度、水泥浆与骨料间界而强度、骨料强度Z间 的差别较小，能够有效地改善其与钢纤维的界面粘结和界面效应，使得钢纤维在 高强混凝土中更能发挥作用因此，在高强混凝土框架节点中掺入钢纤维，是提 高框架节点受力性能，改善钢筋拥挤状况，降低施工难度的有效抬施因此，对 钢筋钢纤维高强混凝上框架节点的受力性能和设计方法进行研究分析具有重要 的理论意义和实用价值1.2钢筋钢纤维混凝土框架节点研究现状1.2.1国外研究现状钢纤维混凝土是把适量的乱向短钢纤维掺入到混凝土中形成的高性能复合 材料它不仅具有普通混凝土的优良特性，同时显著地改善了混凝土的抗拉性能、 抗弯性能和抗疲劳性能等，具有较好的延性及控制裂缝的能力国外从上世纪八 十年代开始研究在受力复杂的框架节点中掺入钢纤维来提高其受力能力，改善钢 筋拥挤状况，通过大量的试验研究取得了丰富的经验近儿年，国外学者利用有 限元程序对钢纤维混凝土框架节点的受力性能进行了非线性分析，并通过与试验 结果的对比，验证了数值模拟方法的可行性1977年，Henager, C.H.141进行了 2个足尺梁柱节点的对比试验，其中一个是 按照ACI318-71抗震规范设计的传统节点，另一个是在节点区域使用钢纤维代替 箍筋的节点。

结果表明，钢纤维混凝土节点具有较高的抗弯承载力，比传统节点 具有较高的延性、刚度、极限承载力和抗裂性能在工程应用中采用钢纤维混凝 土节点，可以解决节点区域钢筋拥挤的状况1984年,Craig, R.John和Mahadev, Sitaram等⑸通过10个梁柱节点的试验（其 中5个掺入体积率为1.5%的带弯钩钢纤维），节点中配有少量箍筋结果表明， 钢纤维混凝土节点具有更好的粘结性能，对节点有较强的约束，并且有较高的刚 度、较高的弯曲性能和剪切强度以及较人的变形，显著提高了节点的耗能能力1989年,Gefken, Paul R.和Ramey, Melvin R.⑹通过10个不同箍筋间距的钢 纤维混凝土梁柱节点的反复加载试验，探讨了在抗震节点区域通过使用钢纤维混 凝土来增大箍筋间距的可行性结果表明，箍筋间距增加至ACI-ASCE Committee 352规定箍筋间距1.7倍的钢纤维混凝土节点的延性、极限强度、耗 能能力和节点刚度达到甚至优于按照规范规定设计的构件钢纤维混凝土菲抗震 节点完全可以作为抗震地区的抗震节点來使用1993年，Bayasi, Ziadpl探讨了掺入钢纤维对节点滞回性能的影响，发现掺入 钢纤维不但可以提高节点的耗能能力，而且能够增人节点的极限承载力。

此外， 掺入钢纤维减小了节点区域钢筋的密集状况和对于传统节点而言，使用钢纤维 混凝土明显减小了工程造价1994年，Katzensteiner, B.和Mindess, S.等⑻通过两个框架结构的动力加载试 验，探讨了钢纤维的作用其中一个框架结构在节点核心区按照规范配置箍筋， 另一个框架结构使用钢纤维混凝土浇注，在节点核心区仅配置少量箍筋结果表 明，两个框架结构的延性基本相同，但是混凝土基体裂缝处的钢纤维有效地维持 了框架节点的完整性，使得钢纤维混凝土框架结构的耗能能力较强1994年，Filiatrault, Andre和Ladicani, Karim等⑼进行了 4个按照加拿大规 范设计的足尺梁柱边节点的反复加载试验，其中2个试件在节点区域掺入了钢纤 维试验结果表明，掺入钢纤维，可以增强节点的抗剪强度，増人箍筋间距钢 纤维混凝土节点的受力性能受纤维体积率和长细比的影响1995年，Filiatrault, Andre和Pineau, Sylvain等⑷通过三个按照加拿人规范 设计的混凝土梁柱节点足尺试件的试验研究，探讨了钢纤维混凝土在提高梁柱节 点的抗震性能方面的作用结果表明，裂缝处的钢纤维可以提高节点的抗剪强度， 减少节点区域钢筋的密集状况。

2000年，Ganesan, N.和Indira, P.V.［⑴通过10个橡胶改性钢纤维混凝土梁柱 边节点的反复加载试验，探讨了橡胶改性钢纤维混凝土梁柱边节点的力学性能 结果表明，使用橡胶改性钢纤维混凝土可以增大节点的强度、提高节点的延性， 改善节点的耗能能力，解决传统节点的钢筋拥挤问题2002年，Bayasi, Ziad和Gebman, Michael1121通过钢纤维混凝土梁柱节点的试 验研究，分析了掺入钢纤维对梁柱节点受力性能的影响结果表明，掺入少量的 钢纤维(钢纤维系数Vf(l/d)增加1.0〜1.6),箍筋间距可以增加50%〜200%以上 因此，掺入钢纤维可以增强框架节点的抗震性能，减少节点区域箍筋的密集程度, 降低工程造价2004 年，Attaalla, Sayed A.和 Aqbabian, Mehran S・冋对高强混凝土中节 点进行了低周反复加载试验研究，探讨了高强混凝土中节点的抗剪机理结果表 明，ACI-318规范提出的抗剪强度计算方法不适用于高强混凝土，节点核心区若 使用钢纤维，节点变形会降低45%左右2005年，Shannaq, M. Jamal和Abu-Dyya, Nabeela等冋通过6个按照现彳亍约 旦规范设计的梁柱中节点在水平循环荷载作用下的试验研究，研究了在节点区域 使用高性能钢纤维混凝土替代普通混凝土的效果。

结果表明，使用钢纤维混凝土 的梁柱节点试件，承载能力提高了 3倍，耗能能力提高了 20倍，刚度退化降低 了 2倍2007年，Gencoqlu, Mustafa1151进行了 7个梁柱边节点足尺试件的反复加载试 验，钢纤维混凝土梁柱边节点试件的配筋不再考虑土耳其抗震规范对箍筋的要 求，分别以梁端钢纤维掺加范围和核心区箍筋配筋率作为试验参数，用来研究箍 筋在钢纤维混凝土梁柱边节点试件中发挥的作用，确定合适的梁端钢纤维掺加范 围2007年，Shannag, M. Jamal和Abu-Farsakh, Ghazi等〔⑹利用静态非线性程序 对10个按照约旦现行规范设计的1/3梁柱中节点试件的反复加载试验进行•了模 拟分析节点区域使用了高性能钢纤维混凝上，减少了节点区域的钢筋，纤维掺 加范I韦I达到为200-300mmo结果表明，建模分析的结果与试验结果符合较好， 利用该静态非线性程序计算梁柱节点的荷载■挠度和弯矩■曲率是切实町行的1.2.2国内研究现状国内针对钢纤维混凝土框架节点力学性能的研究工作起步较晩，但是通过大 量的试验研究和有限元分析，取得了丰富的研究成杲，甚至包括钢纤维混凝土作 为后浇混凝十•对预制节点抗震性能的影响。

不过，国内学者的研究工作主要集中 在普通强度的钢筋钢纤维混凝土框架节点的力学性能，对于钢筋钢纤维高强混凝 土框架节点的研究较少，尤其是缺乏对于钢纤维局部增强高强混凝土框架节点受 力性能的研究1989年，唐九如、杨开建和周起敬"I通过5个钢纤维梁柱边节点纽合体试 件的试验研究，讨论了钢纤维混凝土节点在反复荷载作用卜•节点强度、延性、能 量吸收与耗散、破坏形态以及锚固性能，提出了钢纤维混凝土框架边节点初裂抗 剪强度、极限抗剪强度和梁抗剪强度的计算公式1989年，王宗哲、王崇昌和黄良璧等［⑻进行了 12个钢纤维混凝土框架边节 点试件在低周反复荷载作用下的试验研究，分析了钢纤维体积率和节点核心区配 箍率对此类节点抗震性能的影响，综合考虑钢纤维含量、长径比、纤维类型和箍 筋的影响，提出钢纤维混凝十.框架节点抗裂强度和基于“双剪压”模型的抗剪强 度计算公式1989年，章文纲和程铁生［⑼根据15个钢纤维混凝土节点试件（其中2个为 中节点）的低周反复加载试验研究，建立了钢纤维混凝土节点的抗剪强度、初裂 荷载和通裂荷载的计算公式1990年，朱锡均和白绍良等通过3个框架顶层边节点足尺试件（其中2 个掺有钢纤维）的低周反复加载试验，探讨了此类节点区域掺入钢纤维后的抗震 性能，对掺入钢纤维带给节点构件的积极和消极作用做出了全面评价。

1991年，蒋永生、卫龙武和徐金法等⑵】通过3个钢纤维高强混凝土中节点 试件和2个普通高强混凝土中节点试件低周反复加载对比试验，研究了钢纤维高 强混凝上中节点的受力性能，提出了高强混凝土中节点的抗裂荷载和抗剪承载力 的计算公式1992年，傅传国、隋少琴和蒋永生I通过两棍框架单元的低周反复加载试 验，研究了高强钢纤维混凝土节点的抗震性能结果表明，高强钢纤维混凝土节 点具有较高的抗剪强度，良好的抗裂性能和韧性用人工塑性较可以实现梁端塑 性较的转移，从而有效地保护了节点1992年，章文纲、程铁生和迟维胜等12424】通过10个齿槽式足尺节点试件的 抗震试验研究，得出用钢纤维混凝土作为齿槽区后浇混凝土，可以使裂缝宽度减 小55%,抗剪强度提高52%,刚度提高23%基于研究结果，提出了节点抗剪 强度的计算公式1994年，迟维胜和章文纲［绚在试验研究的基础上，建立了钢纤维混凝土齿 槽式节点力学模型，用编制的非线性有限元程序对试验进行了模拟分析，验证了 分析模型的合理性1996年，郑作樵和林明生a】通过钢纤维局部加强框架顶边节点和普通混凝 土节点试件的对比试验研究，探讨了钢纤维对此类节点抗震性能和其他力学性能 的影响。

1997年，郑作樵和季韬［幼进行了 2个与柱等宽的配筋钢纤维混凝土扁梁柱 节点1/3缩尺试件的低周反复加载试验，研究了钢纤维对该类节点变形性能和受 力性能的影响2000年，季韬和钱在兹等血亠】进行了钢纤维混凝土扁梁柱节点的试验研究, 包括2个钢纤维混凝土等宽扁梁柱节点的对比试验、2个钢纤维混凝土宽扁梁柱 节点的对比试验和2个配筋钢纤维混凝上无粘结部分预应力扁梁柱节点的对比 试验，探讨了钢纤维和扁梁宽度对该类节点破坏形态和受力机理等的影响，提出 了混凝土扁梁柱节点和钢纤维混凝土扁梁柱节点的极限抗剪承载力和截面限制 条件计算公式，得出了配筋钢纤维混凝土无粘结部分预应力扁梁柱内、外节点核 心区的设计方法2004年，胡岩、李新辉和王洪哲mi进行了 6个钢纤维高强混凝土框架梁柱 中节点试验，探讨了钢纤维掺量、节点核心区配箍率和混凝土强度对节点延性的 影响，提出了节点抗剪承载力计算公式2004年，郑七振和魏林等【妙鉤通过11个钢纤维混凝土框架边节点试件的 低周反复加载试验，研究了此类节点的抗震性能，提出了钢纤维混凝土框架边节 点抗剪强度计算公式2004年〜2008年，肖良丽等［%39］对两个钢纤维高强混凝土框架边节点试件 和四个高。