复式钢管混凝土外钢管不连通环梁节点的试验研究

提出了一种新型复式钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的连接形式- - 外钢管不连通环梁节点。因为复式钢管混凝土有内外双层钢管约束混凝土，故在节点区间断复式钢管混凝土柱的外钢管，以便梁的纵筋绕过内钢管在节点中直通，梁与节点区混凝土成为一体，可有效传递梁端弯矩、剪力和轴力。节点核心区外钢管断开所产生的承载力削弱通过在核心区配置竖向钢筋笼来弥补，同时在核心区外密配多重钢筋环的混凝土环梁来保证钢管混凝土柱在节点的连续性，以达到提高节点受压区面积的目的。对复式钢管混凝土柱节点试件进行轴压试验和低周反复荷载试验，分析研究得到该新型节点在恒定轴力和反复剪力作用下的破坏机理、破坏形态和滞回性能、骨架曲线、位移延性、刚度退化、耗能能力等性能进行较为深入系统的研究。最后建立这种新型节点的恢复力模型，对该新型节点承载力计算方法、构造措施及设计施工提出建议。

复式钢管混凝土具有强度高、塑性与韧性好、耐火性强及制作施工方便等优点，本项目深入系统研究了复式钢管混凝土梁柱节点的受力性能，解决了复式钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁、钢梁连接节点的基本理论问题。本项目提出了两种复式钢管混凝土梁柱节点形式，验证了节点的可行性和较好的抗震性能。外钢管不连通环梁节点是在节点区间断复式钢管混凝土柱的外钢管，以便梁的纵筋绕过内钢管在节点中直通，梁与节点区混凝土成为一体，可有效传递梁端弯矩、剪力和轴力。节点核心区外钢管断开所产生的承载力削弱通过在核心区配置竖向钢筋笼来弥补，同时在核心区外密配多重钢筋环的混凝土环梁来保证钢管混凝土柱在节点的连续性，以达到提高节点受压区面积的目的。另一方面，为了更好地促进复式钢管混凝土结构的应用发展，本项目也探索了复式钢管混凝土与钢梁的节点连接形式。借鉴方钢管混凝土柱-钢梁外肋环板节点，将非梁柱连接面的柱两侧外肋环板改为竖贴于柱侧的竖向肋板，其伸出与梁翼缘焊接，在内外钢管间设置锚固腹板，形成复式钢管混凝土柱与H形钢梁连接节点。本项目制作了11个复式钢管混凝土节点试件，进行了低周反复荷载试验，研究得到了两种新型节点在恒定轴力和反复剪力作用下的破坏机理、破坏形态和滞回性能、骨架曲线、位移延性、刚度退化、耗能能力等性能。通过复式钢管混凝土梁柱节点试验研究和精确的非线性有限元模拟，对节点的工作机理和受力性能进行深入研究，建立新型节点的恢复力模型，对该新型节点承载力计算方法、构造措施及设计施工提出建议。本项目已经超额完成了预期的研究目标，研究成果有利于推广复式钢管混凝土结构的应用与发展。