在美國(guó),過(guò)去對(duì)組合框架的研究主要集中在鋼筋混凝土柱與鋼梁的節(jié)點(diǎn)上。在一個(gè)典型的由鋼筋混凝土柱與鋼梁組成的結(jié)構(gòu)體系下,小截面型鋼被內(nèi)置于柱中,這主要是為了便于施工而不是為了傳力。其他一些人的研究成果表明,使用后張拉和螺栓連接的創(chuàng)新性的構(gòu)造措施能為純鋼結(jié)構(gòu)或套管混凝土抗彎框架提供足夠的強(qiáng)度和延性。針對(duì)型鋼混1凝土柱和鋼梁連接節(jié)點(diǎn)抗震性能的研究還比較少<1,2>。通過(guò)一個(gè)由美國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金資助的項(xiàng)目,Uang和Chou對(duì)兩個(gè)足尺的型鋼混凝土柱和鋼梁組合部件進(jìn)行了試驗(yàn)以評(píng)估其節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的抗震性能<3,4>。在試驗(yàn)中,具有削弱的鋼梁截面并采用了加勁板的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造在抗震能力上表現(xiàn)出巨大的潛力。但是,Uang等人研究的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造仍然十分復(fù)雜,因?yàn)樗箐摿号c柱通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)焊接來(lái)連接。
建議的型鋼混凝土柱-鋼梁抗彎框架的連接方式為了在保證優(yōu)良的抗震性能的同時(shí)改善可施工性,本文主要研究人員構(gòu)想了幾種創(chuàng)新性的組合連接構(gòu)造。在此建議開(kāi)發(fā)一種新型的組合鋼-混抗彎框架體系,該體系采用端板螺栓連接而無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)焊接。在此提出三種具體連接方法:型鋼混凝土柱與鋼梁的無(wú)加勁端板螺栓連接如(a)所示,鋼梁帶有一塊在工廠就已焊接好的端板,端板再通過(guò)螺栓與柱內(nèi)型鋼的翼緣連接。彎矩的傳遞取決于:連接鋼梁端板與內(nèi)置型鋼柱的高強(qiáng)抗拉螺栓、箍筋、混凝土支撐。加勁板和連續(xù)板都可以不用。如有必要,也可使用加勁件。這種類型結(jié)構(gòu)的施工過(guò)程如下:1)擺放好型鋼柱;2)利用螺栓將鋼梁端板與型鋼柱連接好;3)綁扎柱鋼筋;4)制作并澆注柱(和板)混凝土。
建議的設(shè)計(jì)方法試件的選擇建議采用的是能力設(shè)計(jì)方法。這個(gè)方法包括以下步驟:1)選擇一種機(jī)制,使塑性鉸出現(xiàn)在鋼梁端部和第一層柱的基座位置;2)設(shè)計(jì)具有足夠抗彎和抗剪強(qiáng)度的混凝土或型鋼混凝土柱以確保這一機(jī)制的實(shí)現(xiàn);3)設(shè)計(jì)端板并選擇合適的螺栓;4)梁-柱節(jié)點(diǎn)的剪力核查,它遵從兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn):(1)通過(guò)比較節(jié)點(diǎn)主拉應(yīng)力與混凝土抗拉強(qiáng)度的大小,判斷節(jié)點(diǎn)混凝土是否會(huì)開(kāi)裂;(2)如果在(1)中判明節(jié)點(diǎn)混凝土?xí)_(kāi)裂,則進(jìn)一步進(jìn)行斜撐和套箍分析以確定如何增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的抗剪能力。
結(jié)論具有創(chuàng)新性節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的鋼梁-混凝土組合抗彎框架體系是本研究計(jì)劃建議的研究對(duì)象。建議的節(jié)點(diǎn)采用螺栓連接預(yù)先焊接在鋼梁的端板與柱,這里的柱可以是鋼筋混凝土柱、預(yù)制柱、勁性鋼筋混凝土柱。