高烈度区混凝土异形柱结构节点承载力的提高措施和机理研究

行业标准编制过程中所进行的研究工作表明，高烈度区应用异形柱结构的关键因素是其节点承载力不足，成为其最大适用高度的控制条件；另外这种结构有必要考虑除两个主轴方向以外的地震输入，才能保证其安全性。根据初步的研究，建议一方面对节点采用竖向加腋、水平加腋、仅节点区域加型钢、节点区域采用高强混凝土和改性混凝土等加强措施，在保持异形柱结构的优点、方便施工的前提下提高其节点承载力；另一方面将基础隔震与异形柱结构相结合并进行专门的适用性研究。拟进行实验研究和计算分析来考察各种节点加强措施的效率并分析其不同的工作机理，为实用设计提供具体指导和理论基础；异形柱结构与基础隔震相结合后，可能存在方向敏感性给隔震设计带来困难、过低的减震系数导致弹塑性后期的强度和延性储备不足等隐患，研究其机理并提出应对措施，保证这种结构组合的安全性。从内因和外因两方面开展研究对于进一步提高异形柱结构在地震区应用有重要的意义。

节点承载力不足是制约异形柱结构在高烈度区应用的关键因素。以直接提高节点核心区抗剪承载力为目的，通过数值模拟揭示了节点竖向加腋、节点区域采用高强混凝土的工作机理；提出了新型的节点区设置空腹式型钢的加强措施，在数值模拟的基础上，通过足尺试件的制作来模拟其施工过程，初步说明了其可操作性，通过低周反复荷载试验获得节点的破坏特征、抗震性能，说明达到了节点本身强度和延性的提高和强制使梁端塑性铰外移的目的。以减少结构整体的地震作用输入为目的，提出了将基础隔震技术与异形柱相结合的措施，通过数值模拟说明了异形柱与矩形柱隔震结构在罕遇地震作用下刚度退化、多方向敏感性的差异，制作了1/5缩尺模型进行了隔震与非隔震情况下的振动台试验，主要结论有：隔震钢筋混凝土异形柱框架结构隔震层设计参照抗震规范的相关规定是可行的；地震作用方向对隔震钢筋混凝土异形柱框架结构的影响主要体现在角柱节点抗剪承载能力不足，试验过程中部分节点出现保护层脱落现象；8度大震阶段结构损伤明显，异形柱结构后期性能不足对隔震效果有明显的影响；验证了8度(0.2g)设防区钢筋混凝土异形柱框架结构采用基础隔震后可以实现参照7度设防区确定适用高度的效果，提升了现行规范对该类高度和层数的限值。