钢纤维高强混凝土框架边节点抗震性能

崔贵玲

摘 要：本文以4个钢纤维作为试件，针对它本身的配箍率以及体积率对次节点抗震性能的影响进行了探讨，结果显示，随着这两项系数的增加，提高对节点核心区域混凝土的约束力，能够有效提高其抗剪性能，降低抗剪能力的退化速率，增加了框架节点的耗能。

关键词：抗震性能;框架节点;钢纤维

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.22.080

0 引言

再配筋比较密集的节点区域加入钢纤维不仅能够有效提高混凝土框架节点的力学性能，并且还可以很好的改善节点区域中钢筋的拥挤问题，减少了施工难度。所以，在高强混凝土框架节点当中加上钢纤维已逐步成为增强、增韧的有效方法。但目前国内外对钢纤维改善混凝土框架节点的抗震性能方面的科研还非常有限，所以，本文就此展开探讨，希望对提高混凝土框架边节点的抗震性能有积极作用。

1 试验概况

针对试件模型选择梁反弯点和承重框架间的平面组合。介于试验操作的空间不大，因此以实际试件的一半大小作为模型，尽管缩尺试件不能与真正构件的构造效果完全一致，并且其试验结果也没很大联系，但是规律以及计算理论可被通用。根据《混凝土结构设计规范》开始设计试件配筋与尺寸如图1所示，其他试件可按照要求进行调整。

按照试验要求，此次试验主要针对钢纤维核心区配箍率以及体积率这两方面所带来的影响加以研究，其中涉及到的参数见表1。此次试件模型选择钢纤维系钢锭铣削型纤维，其抗拉强度大于等于700MPa，等效直径0.94mm，比径比为35-40。选择42.5水泥，配料当中的石子粒径不得超过20mm，其细度控制在2.91，骨料级配为优。除此之外，选择C60强度的混凝土，减水剂和最终的减水率也符合规定标准[1]。在制作试件期间预留适当数量的钢纤维混凝土材性试块，以便在试验期间检测试件的弹性模量等参数。每一个试件都选择卧式浇筑，等到拆模之后再将其放置在自然环境中直到规定龄期。

注：h代表梁截面高度，大小为250mm，每一个构件端钢纤维掺和范围都是50mm。

此次试验选择低周反复加载法，柱端利用固定在承力架上的2000kN油压千斤顶来对轴向施压。在试验期间先使用油压千斤顶在柱顶对试件施加轴向里直到满足设定的轴压比值，且确保试验期间不发生改变，然后再选择梁端的电液伺服作动器对其进行低压反复加载。针对前两次要以控制作用力完成，第一次将试件加载到其屈服值的3/4，用此状态下的试件模拟正常的受力。因为主要针对试件的塑性变形情况进行研究，在后面一次加载期间，应选择控制位移的方法，根据梁端屈服是产生位移的倍数来逐级加载，并且每一级位移都试验两次，直到第n级位移试件的极大荷载要比最大荷载的85%还要低，试件报废。

2 试验结果分析

2.1 承载力退化

所谓承载力退化就是在结构构件反复加载期间，随着循环次数的增加其峰值荷载随之降低的情况。通常以承载力降低系数来代表试验结构构件的承载力退化。如表2所示为不同钢纤维体积率的节点试件承载力降低系数。

由此可见，增加钢纤维的体积率，有效提高了对混凝土的约束效果，增强了框架节点的抗剪水平，有效减缓了框架节点承载力的退化速率，但0.5%的钢纤维还不能代替配箍率0.6的箍筋。

2.2 刚度退化

一般用环线刚度来代表试件的刚度退化。在位移一定的情况下，伴随着加载循环次数的增加，其节点刚度会随之降低，降低率越小，环线的刚度就会越大，滞回曲线就显示的越平稳，节点耗能越高[2]。

2.3 耗能能力

一般用荷载—变形滞回曲线所包围的面积来表示试件反复作用时耗能大小。在逐渐加载期间滞回曲线下面包围的面积代表着试件所吸收能量的多少，也被叫做應变能;而在卸载期间，荷载—位移曲线和加载曲线包围的面积代表试件的耗能，所以，荷载—变形滞回曲线包围的面积用作评定构件耗能的关键性指标。

3 结语

通过对4个钢筋钢纤维混凝土框架边节点的低周反复加载试验，得知：增加梁端钢纤维的掺入范围，能够提高梁端的受力，但同时也降低了核心区域的抗剪性能，提高了剪切变形和退化塑料，降低了框架节点的耗能。

参考文献：

[1]张军伟，周冉.钢纤维混凝土节点核心区抗裂性能试验研究[J].河南建材，2015（32）：156-158.

[2]张军伟，田向阳.钢纤维高强混凝土框架边节点核心区抗裂荷载的计算方法[J].混凝土，2015（25）：124-127.