强震作用下钢筋混凝土框架节点受剪性能多尺度分析与设计

节点受剪失效对钢筋混凝土框架结构实现延性屈服机制影响显著，现行规范采用的节点受剪承载力计算公式为基于试验资料的半经验公式，强震作用下节点区存在重大安全隐患。针对上述问题,本申请项目从细观结构混凝土、宏观拉压杆两个尺度分别应用改进斜压场理论、软化拉压杆模型对节点受剪性能开展进一步研究。在对大量节点资料统计分析基础上，拟补充完成二批共10个节点试件的精细化拟静力试验，结合有限元参数分析结果提出节点剪应力-剪切变形恢复力模型，建立节点受剪承载力计算的修正软化拉压杆模型，并将建议恢复力模型嵌入OPENSEES分析平台，完成含有非刚性节点的钢筋混凝土框架结构抗地震倒塌反应分析，重点研究含现浇板框架节点的受力性能，根据动力分析结果对建议恢复力模型和修正软化拉压杆模型进行校验，提出有明确力学模型的框架节点设计方法。项目研究成果对钢筋混凝土构件抗剪设计和框架结构抗地震倒塌分析具有重要的理论意义和工程价值。

现行规范采用的节点受剪承载力计算公式为基于试验资料的半经验公式，强震下节点区存在安全隐患。针对这一问题，本项目以钢筋混凝土框架节点为对象，采用试验研究和理论分析相结合的方法，对抗震结构中框架节点的破坏机理和设计方法进行了系统研究，取得了如下研究成果：(1)通过5个钢筋混凝土梁-柱-板边节点试件的低周反复荷载试验，分析了边节点的破坏形态、刚度退化和滞回耗能等力学性能，研究了柱梁抗弯强度比、现浇板、配箍率等参数对边节点受力性能的影响，提出含直交梁的钢筋混凝土梁-柱-板边节点的修正软化拉压杆分析模型；(2)完成了2个钢筋混凝土梁-柱-板中节点试件的低周反复荷载试验，重点分析现浇板对节点试件破坏模式的影响，研究现浇板筋应变沿直交梁跨度的分布特点，建立了钢筋混凝土梁-柱-板中节点的抗剪强度计算方法；(3)进行了10个钢筋混凝土变梁中节点试件低周反复荷载试验，研究了梁柱尺寸变化、轴压比、配箍率等参数对该类节点抗震性能的影响，建议了变梁中节点基于性能的"五水平"参数量化指标，提出了钢筋混凝土变梁节点的破坏机理和抗震设计方法；(4)进一步对4个高强轻骨料混凝土中节点试件进行了伪静力试验研究，研究该类新型节点的抗震性能，分析轴压比、配箍率等参数对其受力性能的影响，提出了高强轻骨料中节点的抗裂承载力和抗剪强度计算方法；(5)建立了平面框架节点核心区在剪、压复合作用下的计算模型，应用改进斜压场理论对核心区进行受力分析，并通过国内外83个无扭矩作用的框架节点试件峰值剪应力的试验结果对建议模型进行了验证；(6)根据主观经验信息选定先验模型，将国内外101组钢筋混凝土框架中节点试件的试验结果作为数据库，应用贝叶斯参数估计方法综合两类信息进行推断，建立了基于贝叶斯理论的多元线性钢筋混凝土中节点抗剪强度概率模型，采用贝叶斯后验模型参数剔除理论，对概率模型进行动态更新，得到中节点抗剪强度简化模型，并将模型计算值与试验值进行了对比；(7)应用修正参数法对钢筋混凝土框架节点的剪应力-剪切变形骨架曲线进行了预测，建立了抗震结构强震分析时节点核心区关键点的分析模型；(8)提出了钢筋混凝土梁-柱-板节点核心区剪力计算方法，建立了混凝土现浇板有效宽度的分析模型及计算公式，建立了钢筋混凝土梁-柱-板节点有效宽度的分析模型和计算方法，基于修正软化拉压杆模型提出了钢筋混凝土梁-柱-板节点受剪承载力的计算方法。