竖向荷载作用下钢筋混凝土斜柱—薄壁柱局部转换节点研究

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摘要

本文通过两个钢筋混凝土斜柱一一字形薄壁柱局部转换节点在竖向荷载作用下的静力试验以及有限元分析，获得了该节点的基本性能，其中包括开裂前后的竖向荷载的传递路径、试件应力分布，裂缝的发生、发展，及试件最后的破坏形态等。试验重点研究了两类节点中薄壁柱与方柱和转换梁相接处的竖向应力状态、转换梁应力状态以及斜柱和方柱的应力状态。结果表明有孔斜柱转换节点和无孔斜柱转换接点的竖向受力性能和传力机制存在着明显的差异。对有孔斜柱转换节点而言，转换梁的受力最为不利，它不仅承担由薄壁柱传来的垂直荷载，而且还承担由斜柱水平分力引起的轴向拉力，即截面上有弯矩、剪力和轴力的共同作用。正是由于转换梁在复杂应力作用下破坏，导致了薄壁柱中大幅度的应力重分布，使其产生局压破坏，且承载力不能得到充分发挥。但无论如何，整个节点的受力机制具有明显的桁架模型特征。对无孔斜柱转换节点而言，由于斜柱与转换粱和方柱形成了一个整体，而且斜柱角度较大，因而其传力机制和加腋的转换梁类似，但薄壁柱中的应力分布更为均匀，转换效果更好。

根据试验研究和有限元分析的结果，本文对两类转换节点的设计方法进行了初步探讨。在有孔斜柱转换节点中引入了桁架模型以确定转换梁、斜柱及方柱的内力。采用等效应力法确定了桁架模型的外力，即薄壁柱传来的荷载，其中考虑了斜柱的倾角以及反映薄壁柱与转换梁共同作用的薄壁柱端部塑性发展系数的影响。同时对本类节点中薄壁柱承载力的计算方法也提出了建议。在无孔斜柱转换节点中采用了基于刚性角假设的非均匀应力法来计算薄壁柱、转换梁的承载力，而对斜柱承载力的研究还有待进一步的探讨。

关键词：竖向荷载，钢筋混凝土，有孔斜柱，无孔斜柱，局部转换节点，受力性能，一字形薄壁柱，ＡＮＳＹＳ，有限元

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