废弃玻璃混凝土梁柱节点的抗震性能

阴晓君 许哲

摘要：目的 研究废弃玻璃混凝土梁柱十字节点的抗震性能。方法 采用有限元软件ABAQUS，通过改变废弃玻璃替代率、节点配箍率等参数，建立了6个在低周反复荷载作用下，废弃玻璃混凝土梁柱节点的模型。结果 得到了节点构件的滞回曲线及骨架曲线，观察节点的受力情况、破坏形态。结论 在梁端低周反复荷载作用下，废弃玻璃混凝土梁柱节点的承载力较普通混凝土出现降低的趋势，但降低的数值很小，与普通混凝土梁柱节点的抗震性能基本相似。

关键词：废弃玻璃混凝土；梁柱节点；有限元分析；抗震性能

废弃玻璃混凝土是指将收回的废弃玻璃经过人工的淘洗、烘干、碾碎后进行筛选，按一定级配取代普通混凝土中的细骨料天然河砂制备而成的[1]。本文根据对普通混凝土节点研究的基础上，利用ABAQUS对废弃玻璃混凝土梁柱节点的抗震性能进行了分析。

1有限元软件ABAQUS的材料本构模型

混凝土本构模型选用的ABAQUS中自带的塑性损伤模型。根据王志攀[2]等人所做的废弃玻璃钢筋混凝土短柱受压性能的实验，测得了废弃玻璃混凝土的基本力学性能参数，带入《混凝土结构设计规范》的公式计算，得到的C30混凝土、废弃玻璃替代率50%、100%混凝土的应力-应变关系曲线，如图1所示。钢筋采用的是双线性本构模型。

2 废弃玻璃混凝土梁柱节点的有限元建模

2.1 典型试件确定

根据《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T50081-2002）的规定，两种节点构件均采用“强柱弱梁”的设计原则，节点类型1采用了“弱梁、强柱、强节点”的设计原则，使梁端弯曲破坏先于柱端破坏和核心区破坏；节点类型2采用“强梁、强柱、弱节点”的设计原则，使核心区破坏先于柱端破坏和梁端破坏。

3 废弃玻璃混凝土梁柱节点的抗震性能

本文利用ABAQUS 建立了6个在低周反复荷载作用下的废弃玻璃混凝土梁柱节点的模型，它们的编号是由字母与数字组成的，如构件（ZJD-1-50%）：ZJD表示梁柱十字中節点，1表示节点构件类型1，50% 表示废弃玻璃替代率为50%。

3.1废弃玻璃混凝土梁柱节点滞回曲线的分析

滞回曲线反映了结构在反复荷载作用下表现出的变形特性，又称变形恢复力曲线[3]。在梁端低周反复荷载作用下，6个废弃玻璃混凝土梁柱节点的滞回曲线如图4所示，它们均呈现梭形，形状较为饱满，耗能能力良好。出现明显的下降段，但都较为缓和，表明具有较良好的抗震性能。

3.2 废弃玻璃混凝土梁柱节点骨架曲线的分析

3.2.1 废弃玻璃替代率

图5（a）是节点构件1的骨架曲线，废弃玻璃替代率50%-混凝土要比普通混凝土节点的承载力降低4%-9%左右，出现峰值荷载的位移早2%左右；废弃玻璃替代率100%-混凝土要比普通混凝土节点的承载力降低1%-5%左右，出现峰值荷载的位移早3%左右，且在下降段时曲线较为陡峭，荷载降低速度稍快，进入破坏阶段时承载力下降速度才逐步减慢。图5（b）是节点构件2的骨架曲线，废弃玻璃替代率50%-混凝土与普通混凝土的曲线基本吻合。废弃玻璃替代率100%-混凝土在弹塑性阶段，相比普通混凝土承载力提高了20%-23%左右，但是进入破坏阶段之后，比普通混凝土节点的骨架曲线斜率更大，承载力降低的幅度也更大。但是总体来说，废弃玻璃混凝土与普通混凝土的抗震能力基本相似。

3.2.2 节点配箍率

由图6、图7可以看出，节点配箍率对荷载-位移骨架曲线的形状影响较大：在弹性阶段，曲线较为相似；在弹塑性阶段，节点构件2比节点构件1的承载力普遍提高了8%-12%：在破坏阶段，节点构件1曲线平缓，强度降低缓慢，表现出良好的变形能力，说明延性较高。而节点构件2的骨架曲线斜率较大，下降幅度较快。总体来说，节点构件1的抗震性要优于节点构件2，虽然节点构件2承载力较强，峰值荷载有所提高，但变形能力较差，延性出现降低，刚度退化明显。所以在实际工程中，应尽量避免节点构件2的核心区剪切破坏。

4 结论

（1）在梁端低周反复荷载作用下，6个混凝土梁柱节点的滞回曲线呈现梭形，出现下降段，但都非常缓和，表现出良好的延性和耗能性能。所有梁柱节点构件的荷载-位移骨架曲线都呈现上升段-强化段-下降段，曲线变化较为平稳，抗震性能良好。

（2）废弃玻璃混凝土节点比普通混凝土节点的承载力出现下降趋势，但降低数值较小，基本与普通混凝土梁柱节点的抗震性能相似。

参考文献：

[1] 张霓.玻璃混凝土力学与耐久性能的试验研究[D].沈阳建筑大学，2011.

（Zhang Ni.Experimental study glass mechanics and durability of concrete[D].Shenyang Jianzhu University 2011）

[2] 王凤池，王志攀，张庆博.玻璃混凝土的抗侵蚀性能[J].济南大学学报（自然科学版），2013，（02）.

（Wang Fengchi，Wang Zhipan，Zhang Qingbo，Ding Junsheng.The erosion resistance of glass concrete [J].Journal of jinan university（Natural Science），2013（02））

[3] 柳炳康，黄慎江.钢筋混凝土框架梁柱偏心节点抗震性能的试验研究[J].建筑结构学报，1999， 5（20）：50～58.

（Liu Bingkang，Huang Shenjiang .Reinforced concrete beam-column node seismic performance experimental research[J].Journal of building structures，1999，5（20）：50～58.）