鋼纖維高強混凝土框架邊節(jié)點抗震性能

崔貴玲

摘 要：本文以4個鋼纖維作為試件，針對它本身的配箍率以及體積率對次節(jié)點抗震性能的影響進(jìn)行了探討，結(jié)果顯示，隨著這兩項系數(shù)的增加，提高對節(jié)點核心區(qū)域混凝土的約束力，能夠有效提高其抗剪性能，降低抗剪能力的退化速率，增加了框架節(jié)點的耗能。

關(guān)鍵詞：抗震性能;框架節(jié)點;鋼纖維

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.22.080

0 引言

再配筋比較密集的節(jié)點區(qū)域加入鋼纖維不僅能夠有效提高混凝土框架節(jié)點的力學(xué)性能，并且還可以很好的改善節(jié)點區(qū)域中鋼筋的擁擠問題，減少了施工難度。所以，在高強混凝土框架節(jié)點當(dāng)中加上鋼纖維已逐步成為增強、增韌的有效方法。但目前國內(nèi)外對鋼纖維改善混凝土框架節(jié)點的抗震性能方面的科研還非常有限，所以，本文就此展開探討，希望對提高混凝土框架邊節(jié)點的抗震性能有積極作用。

1 試驗概況

針對試件模型選擇梁反彎點和承重框架間的平面組合。介于試驗操作的空間不大，因此以實際試件的一半大小作為模型，盡管縮尺試件不能與真正構(gòu)件的構(gòu)造效果完全一致，并且其試驗結(jié)果也沒很大聯(lián)系，但是規(guī)律以及計算理論可被通用。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》開始設(shè)計試件配筋與尺寸如圖1所示，其他試件可按照要求進(jìn)行調(diào)整。

按照試驗要求，此次試驗主要針對鋼纖維核心區(qū)配箍率以及體積率這兩方面所帶來的影響加以研究，其中涉及到的參數(shù)見表1。此次試件模型選擇鋼纖維系鋼錠銑削型纖維，其抗拉強度大于等于700MPa，等效直徑0.94mm，比徑比為35-40。選擇42.5水泥，配料當(dāng)中的石子粒徑不得超過20mm，其細(xì)度控制在2.91，骨料級配為優(yōu)。除此之外，選擇C60強度的混凝土，減水劑和最終的減水率也符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)[1]。在制作試件期間預(yù)留適當(dāng)數(shù)量的鋼纖維混凝土材性試塊，以便在試驗期間檢測試件的彈性模量等參數(shù)。每一個試件都選擇臥式澆筑，等到拆模之后再將其放置在自然環(huán)境中直到規(guī)定齡期。

注：h代表梁截面高度，大小為250mm，每一個構(gòu)件端鋼纖維摻和范圍都是50mm。

此次試驗選擇低周反復(fù)加載法，柱端利用固定在承力架上的2000kN油壓千斤頂來對軸向施壓。在試驗期間先使用油壓千斤頂在柱頂對試件施加軸向里直到滿足設(shè)定的軸壓比值，且確保試驗期間不發(fā)生改變，然后再選擇梁端的電液伺服作動器對其進(jìn)行低壓反復(fù)加載。針對前兩次要以控制作用力完成，第一次將試件加載到其屈服值的3/4，用此狀態(tài)下的試件模擬正常的受力。因為主要針對試件的塑性變形情況進(jìn)行研究，在后面一次加載期間，應(yīng)選擇控制位移的方法，根據(jù)梁端屈服是產(chǎn)生位移的倍數(shù)來逐級加載，并且每一級位移都試驗兩次，直到第n級位移試件的極大荷載要比最大荷載的85%還要低，試件報廢。

2 試驗結(jié)果分析

2.1 承載力退化

所謂承載力退化就是在結(jié)構(gòu)構(gòu)件反復(fù)加載期間，隨著循環(huán)次數(shù)的增加其峰值荷載隨之降低的情況。通常以承載力降低系數(shù)來代表試驗結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力退化。如表2所示為不同鋼纖維體積率的節(jié)點試件承載力降低系數(shù)。

由此可見，增加鋼纖維的體積率，有效提高了對混凝土的約束效果，增強了框架節(jié)點的抗剪水平，有效減緩了框架節(jié)點承載力的退化速率，但0.5%的鋼纖維還不能代替配箍率0.6的箍筋。

2.2 剛度退化

一般用環(huán)線剛度來代表試件的剛度退化。在位移一定的情況下，伴隨著加載循環(huán)次數(shù)的增加，其節(jié)點剛度會隨之降低，降低率越小，環(huán)線的剛度就會越大，滯回曲線就顯示的越平穩(wěn)，節(jié)點耗能越高[2]。

2.3 耗能能力

一般用荷載—變形滯回曲線所包圍的面積來表示試件反復(fù)作用時耗能大小。在逐漸加載期間滯回曲線下面包圍的面積代表著試件所吸收能量的多少，也被叫做應(yīng)變能;而在卸載期間，荷載—位移曲線和加載曲線包圍的面積代表試件的耗能，所以，荷載—變形滯回曲線包圍的面積用作評定構(gòu)件耗能的關(guān)鍵性指標(biāo)。

3 結(jié)語

通過對4個鋼筋鋼纖維混凝土框架邊節(jié)點的低周反復(fù)加載試驗，得知：增加梁端鋼纖維的摻入范圍，能夠提高梁端的受力，但同時也降低了核心區(qū)域的抗剪性能，提高了剪切變形和退化塑料，降低了框架節(jié)點的耗能。

參考文獻(xiàn)：

[1]張軍偉，周冉.鋼纖維混凝土節(jié)點核心區(qū)抗裂性能試驗研究[J].河南建材，2015（32）：156-158.

[2]張軍偉，田向陽.鋼纖維高強混凝土框架邊節(jié)點核心區(qū)抗裂荷載的計算方法[J].混凝土，2015（25）：124-127.