考虑不平衡弯矩的板柱节点抗冲切承载力研究

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板柱结构可以节约层高、缩短施工工期,并以其简洁的结构形式近年来在中低层建筑中应用广泛。竖向荷载作用下,板柱结构容易发生冲切破坏,由于冲切破坏是脆性破坏,在工程中应严格避免。实际情况中地震作用下或板上荷载不均匀分布,板柱节点往往还受到不平衡弯矩的作用,这种剪力、弯矩共同作用下板柱节点的受力机理更为复杂,因此不平衡弯矩下板柱节点的冲切承载力是一个值得研究的问题。本文从梁的斜拉破坏与剪压破坏机理讨论入手,认为板柱节点破坏更符合斜拉破坏机理的描述。基于等代梁法对板柱节点的抗弯承载力进行了阐述,并结合规范中冲切承载力公式给出板柱节点弯曲破坏和冲切破坏的判别公式。经试验结果验证,本文公式相对试验结果有较好的吻合程度;本文针对中、美、英、欧规范的计算方法进行了对比,讨论了各国规范参数的选取、临界截面定义以及不平衡弯矩等效方式等方面的特点,与36组试验数据进行对比发现我国规范在保证结果偏于安全的情况下更接近试验结果。但由于我国规范计算方式中没有考虑抗弯钢筋对承载力的影响,因此在低配筋率板柱节点中承载力计算结果偏高;利用ABAQUS有限元软件模拟了4组试验试件,验证了有限元分析板柱节点受力情况的可行性。另外进行了15组不同参数试件的模拟,讨论了纵筋配筋率、有效板厚以及冲垮比对板柱节点承载力和不平衡弯矩传递比例的影响。基于以上研究分析给出了板柱节点冲切承载力计算系数η的建议取值以及考虑不平衡弯矩等效集中反力的计算系数α0的建议取值,计算结果与试验数据有良好的吻合程度,可以为实际工程中提供参考,也为板柱节点今后的进一步研究打下基础。
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