双向受力下RC节点核心区抗震性能与设计方法研究

Besides of that the plastic hinge generating on the beam-end and column-end will lead to the whole structure's destruction, the failure of the joint core area is also a main damage form of reinforced concrete frame structure in actual earthquake damage, which cause the invalidation of design principle "strong joint weak component" in seismic code. One of the most important reasons is that the performance design is carry on in two spindle direction separately in current design code without considering the coupling of the bidirectional loading to the joint under bidirectional earthquake motion, and the joint core area will be in two-way shear, and the stress mechanism、failure mechanism、seismic behavior of joint core area will change correspondingly comparing to the joint under unidirectional force. The project will study the seismic behavior and design method of reinforced concrete joint core area under bidirectional loading by theoretical analysis、 numerical simulation and experimental research to make clear the transfer mechanism and failure mechanism of reinforced concrete joint core area, and reveal the seismic performance such as capacity、ductility、energy dissipation capacity etc. by bidirectional monotonic loading tests and low cyclic loading tests. Finally, the seismic design theory and methods of reinforced concrete joint core area under bidirectional loading will be established based on the experiment、existing shear design method and calculation model of joint core area,which will realize the design goal of "strong joint weak component" failure mechanism under bidirectional loading.

除因梁端、柱端产生塑性铰而导致结构整体破坏外，实际震害中节点核心区失效也是RC框架结构主要破坏形式之一，这并未实现抗震规范中“强节点弱构件”的设计原则。其中一个重要原因是现行设计中只对两个主轴方向性能进行单独设计，没有考虑双向地震动输入下会导致节点遭受双向受力耦合作用，从而使得节点核心区双向受剪。与单向受力相比，核心区的受力机理、破坏机制及抗震性能也将随之改变。本项目将通过理论分析、数值模拟和试验研究方法对双向受力下RC节点核心区抗震性能与设计方法展开研究，通过节点在双向下的单调荷载及低周往复荷载试验，明确双向受力下节点核心区传力机理及破坏机制，揭示双向受力下节点核心区承载力、延性、耗能能力等抗震性能；在试验的基础上，结合现有单向受力节点核心区抗剪设计公式和计算模型，建立双向受力下RC节点核心区的抗震设计理论与方法，以实现双向受力下“强节点弱构件”破坏机制的设计目标。

地震动的随机性所引起的双向水平地震动输入下，节点核心区的双向受剪可能是引起节点“强节点弱构件”破坏机制失效的主要原因之一。本项目围绕双向水平受力下RC空间节点的受力机理、破坏机制以及抗震性能展开了试验研究和理论分析，主要研究内容及研究成果如下：. （1）进行了单调水平荷载下的RC平面节点和空间节点加载试验，明确了双向受力下的RC空间节点核心区的受力性能和破坏机理；. （2）进行了低周往复水平荷载下的RC空间节点加载试验，揭示了双向受力下的RC空间节点核心区承载力、变形能力、耗能能力、刚度退化、强度退化等抗震性能；. （3）基于软化的拉-压杆模型，建立了双向受力下RC空间节点核心区计算模型；. （4）基于本文建立的计算模型，提出了双向受力下RC空间节点核心区抗剪承载力计算方法；. （5）基于现行规范单向受力RC节点核心区设计理论和本文试验结果，提出了参数修正后的双向受力下的RC空间节点核心区修正设计公式；. （6）结合双向受力下RC空间节点构件试验结果，提出了空间节点核心区加强措施。.研究结果表明，双向受力下的RC空间节点，其抗剪承载能力、耗能能力以及变形能力都较平面节点显著下降，按照现行规范进行双向受力下的空间节点设计偏于不安全。采用本文提出的计算模型和计算方法，以及提出的修正设计公式进行设计的空间节点，计算结果与试验结果较为接近。.本项目的关键结果是明确了双向受力下RC空间节点的抗震性能，建立了可用于直接进行双向受力节点抗剪承载力计算的数值模型以及计算方法，提出的修正设计公式可为完善规范“强节点弱构件”的抗震设计理念提供科学依据，对提高结构设计的安全性及可靠性具有重要的科学意义和工程实用价值。