关键词：钢筋混凝土框架结构； 板式楼梯； 滑动支座； 高端平板；
抗震性能楼梯高层建筑结构的重要组成部分，是地震灾害发生时人员的重要逃生通道。传统构造方式的 ＲＣ 结构抗震设计中未合理考虑楼梯与框架的相互作用，而是将梯段板与主体框架进行整浇，使楼梯在强震作用下参与抵抗侧向力而先行破坏。 目前，对楼梯抗震设计的研究主要集中在两方面，一是考虑楼梯抗侧性能，加强楼梯构件及相连框架构件本身的承载能力；二是楼梯不参与结构整体抗震，设置滑动支座的构造方法。
一、实验背景
近期，在国家标准设计图集中，新增了ＣＴｂ型带高端平台板的滑动支座钢筋混凝土板式楼梯，即带高端平台板，低端设置滑动支座并支承在挑板上，为检验ＣＴｂ 型滑动支座楼梯中高端平台板和低端挑板支承构造对其抗震性能的影响，文中设计缩尺比为１∶２的滑动支座混凝土框架楼梯间结构试验模型，对其进行拟静力试验研究。通过分析框架结构楼梯单元在低周往复荷载作用下整体以及楼梯各构件的抗震性能实测数据及楼梯构件不同部位的受力破坏过程，研究 ＣＴｂ 型楼梯高端平台板和低端挑板的可靠性及ＣＴｂ型楼梯单元框架构件的破坏机制。
随着我国大容量机组火、核电厂的发展，主厂房框排架结构中大多采用型钢混凝土结构。 由于工艺的要求，主厂房结构中普遍存在错层、变梁变柱截面甚至斜梁，进而形成异型节点，针对火电厂型钢混凝土主厂房中异型节点进行了抗震性能研究，以带有煤仓大梁的异型中节点为研究对象，该类节点中煤斗梁截面高度远大于柱截面高度，形式比较特殊；而核电厂主厂房中异型节点梁柱截面高度相差不大，甚至梁截面高度小于柱截面高度，其破坏形态和传力机理与带煤斗梁异型节点有所不同，《组合结构设计规范》中对型钢混凝土异型中节点的抗震设计并未给出相关规定，为此，文中以国内在建的核电厂型钢混凝土主厂房为原型结构，选取左右梁错位的中节点和左右梁平齐变梁中节点作为分析对象，通过拟静力试验，研究异型节点的抗震性能，并提出相应的设计建议和构造措施。
二、试件设计
原型结构为核电厂常规岛型钢混凝土框排架主厂房，由汽机房、除氧间和辅助跨组成，其中汽机房为排架结构，除氧间为框架结构，二者通过铰接相连。 相较于火电厂主厂房，核电厂主厂房的特点是没有煤仓间，而增加了辅助跨；汽机房高于除氧间；楼板大面积开洞和错层；有多种异型节点。采用Ｑ２３５Ｂ热轧 Ｈ 型钢，梁、柱型钢腹板厚度均为４ｍｍ，翼缘厚度均为 ８ ｍｍ，核心区配置箍筋为ＨＰＢ３００，梁柱配置箍筋为 ＨＲＢ４００，纵筋为 ＨＲＢ４００，
实测型钢和钢筋的材性性能见表 ２。 采用 Ｃ４５ 商品混凝土浇筑试件，每次浇筑前均预留 ３ 个 １５０ ｍｍ ×１５０ ｍｍ × １５０ ｍｍ 立方体试块，养护２８实测混凝土立方体抗压强度为 ４７，梁端荷载通过与支杆相连的荷载传感器量测。 根据不同的轴压比，在柱顶面通过千斤顶（量程为 ５０００ｋＮ） 施加竖向压力。 在柱顶侧面通过 ＭＴＳ 伺服液压作动器固定在反力墙上，在柱顶另一侧面布置位移传感器（ ＬＶＤＴ），用以测量柱顶水平位移，并采用 ＴＤＳ⁃６０２ 静态数据采集仪绘制试件荷载⁃位移滞回曲线。试验中采用荷载⁃位移混合控制加载，以荷载⁃位移曲线出现拐点作为试件屈服的标志。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆 试件屈服前，采用荷载控制分级加载，每级循环 １ 次；试件屈服后，采用位移控制分级加载，每级增量为屈服位移的５０％ ，每级循环 ３ 次，直至柱顶荷载下降至峰值荷载的 ８５％ 时，加载结束 左右梁端和靠近节点核心区的梁端、柱端布置位移计，用以测量对应位置的位移；在节点核心区布置千分表，以测量节点核心区剪切变形；在节点内纵筋、箍筋和型钢上均布置应变片，以测量节点在受力过程中钢筋与型钢的应变状态，并在梁柱相交处的梁端和柱端布置混凝土应变片，以测量相应位置混凝土的应变。
三、现象及破坏形态
各试件主要发生核心区剪切破坏，破坏时伴随轻微的保护层剥落。 型钢混凝土节点的受力过程可分为四个阶段，分别为初裂、屈服、峰值荷载和极限破坏阶段。 试件 ＳＲＣＩＪ⁃１为常规节点，作为对比试件。与常规节点核心区相比，异型中节点核心区对角线不对称，长短不一，使得各试件核心区裂缝沿长、短对角线呈现不同的开裂模式。
（一） 、初裂阶段。 典型试件节点核心区混凝土开裂加载初期，各试件位移和荷载均呈线性变化，基本无残余变形。 当加载到 ２０ ～ ４０ ｋＮ 时，节点附近左右侧梁端受拉区出现了长约 １５ ～ ２０ ｃｍ的肉眼可见竖向裂缝，当加载到 ６０ ～８０ ｋＮ 时，异型节点沿长对角线出现第 １ 条斜裂缝，随着荷载的反复施加，与常规节点相似，左右梁平齐变梁节点试件 ＳＲＣＩＪ⁃７。ＳＲＣＩＪ⁃８ 沿短对角线相继出现反向裂缝，而左右梁错位节点试件 ＳＲＣＩＪ⁃２ 则沿短对角线出现反向裂缝相对较晚，一般滞后１ ～ ２ 个加载循环，错位高度越大，滞后越长。 这是由于左右梁位置发生错位，导致试件在反复荷载作用下核心区正、负向受力具有明显的非对称性，正向加载时，柱有效计算长度减小，核心区承受剪力增大，节点刚度也随之增大，使得负向加载产生的裂缝比正向的稍晚。
（二）、屈服阶段（通裂阶段）。试件开裂后，由于混凝土块之间咬合力的作用，核心区混凝土仍能承担剪力。继续加载，核心区裂缝开展较快，随之出现新的细长斜裂缝，随着荷载的反复增大，核心区分别沿长短对角线形成一条主斜裂缝，核心区基本呈通裂状态，所以屈服阶段也称为通裂阶段。常规节点混凝土裂缝集中在核心区，并呈现一定的对称性。 左右梁平齐变梁节点试
件 ＳＲＣＩＪ⁃７，在其核心区长短对角线形成主斜裂缝后，靠近小梁端斜裂缝开展较快，并相继出现若干条细小斜裂缝且逐渐加宽延伸，其原因是一侧梁截面高度减小，承载能力也相继减小，致使节点区斜裂缝开展向小梁一侧偏移。 对于左右梁错位节点（试件ＳＲＣＩＪ⁃４），随着错位高度的增加，柱有效计算长度减小，受左右梁端约束，节点区剪力增大，使裂缝沿长对角线开展较快，而短对角线方向裂缝开展较晚，进而使节点核心区内力重分配，短对角线裂缝后期开展变快，当错位高度小于梁高的一半时，长短对角线裂缝贯通，形成通裂。 错位高度较大或形成错层时，使节点靠近左右梁端形成两个裂缝开展区，此时节点的裂缝开展更接近于Ｔ形边节点；当左右梁形成错层时（左右梁完全错开），节点的裂缝开展和Ｔ形边节点基本相似。
（三）、峰值荷载阶段。试件通裂之后，由于混凝土块之间咬合力、摩擦力作用以及箍筋及型钢翼缘框的作用，核心区混凝土仍承受部分剪力；故随着位移的增大，节点承载能力继续增加，直到峰值荷载时，节点达到了承载能力极限状态。此时型钢和核心区
四、结论
（一）、型钢混凝土节点主要发生核心区剪切破坏，其受力过程和裂缝开展可分为四个阶段，即初裂、屈服、峰值荷载和极限破坏阶段。
（二） 相比型钢混凝土常规节点，左右梁错位节点滞回曲线比较细长，包围面积较小，滞回性能较差；而左右梁平齐变梁节点的滞回曲线与常规节点试件的形状相似，滞回曲线较为饱满，介于反 Ｓ 形和纺锤形之间，破坏后期逐渐呈梭形，展现出了较好的变形能力和耗能能力，但承载力下降明显。
（三） 与型钢混凝土常规中节点不同，异型中节点首先沿核心区长对角线出现裂缝，而沿短对角线出现裂缝则有所滞后，可将核心区长对角线出现斜裂缝作为判断型钢混凝土异型节点开裂的主要标志。
参考文献
[1]赵鸿铁，张素梅． 组合结构设计原理［ Ｍ］． 北京：高等教育出版社，２００５
[2]王连广． 钢与混凝土组合结构理论与计算［ Ｍ］． 北京：科学出版社，２００５
论文作者: 李娟娟
论文发表刊物:《科技中国》2018年6期
论文发表时间:2018/8/10
标签：节点论文; 核心区论文; 裂缝论文; 荷载论文; 型钢论文; 混凝土论文; 对角线论文; 《科技中国》2018年6期论文;