循環(huán)荷載下核心型鋼混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能與抗震機(jī)制研究一、引言1.1研究背景與意義隨著現(xiàn)代建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)形式日益多樣化，對結(jié)構(gòu)性能的要求也越來越高。型鋼混凝土結(jié)構(gòu)（SRC）作為一種將型鋼與混凝土有機(jī)結(jié)合的結(jié)構(gòu)形式，充分發(fā)揮了鋼材的高強(qiáng)度、高延性以及混凝土的高抗壓性、良好耐久性等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為高層、超高層建筑以及大跨度結(jié)構(gòu)的重要選擇。在實(shí)際工程中，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于各類建筑，如商業(yè)綜合體、寫字樓、高層住宅等。以某超高層寫字樓為例，其主體結(jié)構(gòu)采用型鋼混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu)體系，利用型鋼混凝土柱承載能力高、剛度大的特點(diǎn)，有效減小了柱截面尺寸，增加了建筑內(nèi)部的使用空間，同時提高了結(jié)構(gòu)的抗震性能和抗風(fēng)性能；在大跨度橋梁工程中，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)也憑借其優(yōu)越的力學(xué)性能，為橋梁的安全穩(wěn)定提供了有力保障。在型鋼混凝土結(jié)構(gòu)中，梁柱節(jié)點(diǎn)作為連接梁和柱的關(guān)鍵部位，起著至關(guān)重要的作用。梁和柱的內(nèi)力通過節(jié)點(diǎn)進(jìn)行傳遞，節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài)直接影響著整個結(jié)構(gòu)的承載能力、剛度和穩(wěn)定性。節(jié)點(diǎn)通常處于壓彎剪復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)，受力復(fù)雜，一旦節(jié)點(diǎn)發(fā)生破壞，可能導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)的失效，嚴(yán)重威脅到建筑的安全使用。因此，深入研究梁柱節(jié)點(diǎn)的性能，確保其傳力明確、計(jì)算可靠、構(gòu)造合理，是保證結(jié)構(gòu)正常工作的前提。在實(shí)際工程中，結(jié)構(gòu)往往會承受各種循環(huán)荷載的作用，如地震作用、風(fēng)荷載以及機(jī)械振動等。循環(huán)荷載的反復(fù)作用會使結(jié)構(gòu)構(gòu)件的力學(xué)性能發(fā)生變化，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)疲勞損傷、剛度退化、強(qiáng)度降低等現(xiàn)象。對于型鋼混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)而言，在循環(huán)荷載作用下，其內(nèi)部的型鋼與混凝土之間的粘結(jié)性能可能會逐漸退化，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的混凝土容易出現(xiàn)開裂、剝落等損傷，型鋼也可能發(fā)生局部屈曲或疲勞破壞，這些都將嚴(yán)重影響節(jié)點(diǎn)的性能和結(jié)構(gòu)的安全性。因此，研究循環(huán)荷載作用下型鋼混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)的性能具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。通過對循環(huán)荷載作用下型鋼混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)性能的研究，能夠揭示節(jié)點(diǎn)在復(fù)雜受力條件下的破壞機(jī)理和力學(xué)性能變化規(guī)律，為節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供理論依據(jù)。在設(shè)計(jì)過程中，可以根據(jù)研究成果合理確定節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造形式、配筋率、混凝土強(qiáng)度等級等參數(shù)，提高節(jié)點(diǎn)的抗震性能和抗疲勞性能，從而增強(qiáng)整個結(jié)構(gòu)的可靠性和耐久性。此外，研究成果還可以為工程實(shí)踐中的結(jié)構(gòu)檢測、評估和加固提供技術(shù)支持，有助于及時發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)中存在的安全隱患，采取有效的措施進(jìn)行修復(fù)和加固，保障建筑結(jié)構(gòu)的安全使用。在實(shí)際工程中，當(dāng)對既有建筑進(jìn)行改造或擴(kuò)建時，可依據(jù)節(jié)點(diǎn)性能研究成果對原結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行評估，判斷其是否滿足新的使用要求，為改造方案的制定提供科學(xué)依據(jù)；在地震等自然災(zāi)害后，通過對節(jié)點(diǎn)性能的研究，可以更準(zhǔn)確地評估結(jié)構(gòu)的損傷程度，為結(jié)構(gòu)的修復(fù)和加固提供合理的建議。因此，本研究對于推動型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在工程中的應(yīng)用和發(fā)展，提高建筑結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性具有重要的理論和實(shí)踐意義。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀型鋼混凝土結(jié)構(gòu)作為一種重要的結(jié)構(gòu)形式，其梁柱節(jié)點(diǎn)性能的研究一直是國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)。國外對型鋼混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)的研究開展較早，積累了豐富的研究成果。日本學(xué)者橫尾義貫、若林實(shí)等人對SRC梁－SRC柱節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了深入研究，涵蓋中柱節(jié)點(diǎn)和邊柱節(jié)點(diǎn)等形式，主要考察了腹板厚度、節(jié)點(diǎn)混凝土厚度、軸壓比、鋼骨抗彎強(qiáng)度等參數(shù)對節(jié)點(diǎn)性能的影響，研究表明節(jié)點(diǎn)破壞類型多為剪切破壞。美國的GregoryG.DelElein、TauqirM.Sheik、JosevhA.Yura等學(xué)者對15個模型比例為2∶3的組合結(jié)構(gòu)矩形梁柱節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了低周反復(fù)荷載和單調(diào)荷載下的試驗(yàn)研究，其中包括SRC柱－鋼梁節(jié)點(diǎn)，通過采用內(nèi)含型鋼柱、設(shè)置剪力鍵、在梁翼緣上焊接縱筋、改變FBP板厚度等不同構(gòu)造措施，探究了節(jié)點(diǎn)構(gòu)造對節(jié)點(diǎn)性能的影響；KoiichiMnimamai進(jìn)行了8個邊柱節(jié)點(diǎn)的低周反復(fù)荷載試驗(yàn)，闡述了鋼梁－組合柱節(jié)點(diǎn)剪力傳遞機(jī)理，提出了能較準(zhǔn)確預(yù)測節(jié)點(diǎn)極限強(qiáng)度的傳力模型，該模型與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好。這些研究為型鋼混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)和分析提供了重要的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。國內(nèi)眾多科研機(jī)構(gòu)和高校也對型鋼混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)展開了大量研究。中國建筑科學(xué)研究院、西安建筑科技大學(xué)、西南交通大學(xué)、東南大學(xué)、天津大學(xué)、福州大學(xué)等單位對SRC柱－鋼筋混凝土梁節(jié)點(diǎn)的抗震性能以及軸壓比、柱型鋼等因素對節(jié)點(diǎn)性能的影響進(jìn)行了研究。研究內(nèi)容涉及節(jié)點(diǎn)的受力破壞過程及特點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)抗剪性能、節(jié)點(diǎn)滯回曲線及特性、節(jié)點(diǎn)的延性及耗能等方面。在節(jié)點(diǎn)抗震性能研究中，發(fā)現(xiàn)型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)由于型鋼的存在，表現(xiàn)出延性破壞，變形能力良好，延性系數(shù)高于普通鋼筋混凝土節(jié)點(diǎn)，且節(jié)點(diǎn)所處位置、內(nèi)配型鋼形式等因素對延性有較大影響。在節(jié)點(diǎn)承載力計(jì)算方面，主要有從鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算理論出發(fā)考慮混凝土對鋼材剛度提高的算法（適用于高含鋼率情況）、將型鋼和混凝土視為整體分析應(yīng)力計(jì)算內(nèi)力的方法（未考慮型鋼與混凝土之間的粘結(jié)）以及承載力疊加法（將型鋼與混凝土分別單獨(dú)計(jì)算，然后疊加承載力與剛度計(jì)算結(jié)果）。盡管國內(nèi)外在型鋼混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)性能研究方面取得了一定成果，但仍存在一些不足。在國內(nèi)的研究中，對于抗震性能的試驗(yàn)研究存在片面性和缺乏系統(tǒng)性的問題。在實(shí)際工程中，我國型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)多采用RC梁－型鋼混凝土柱節(jié)點(diǎn)，梁中鋼筋較多且與柱中型鋼交叉，柱中型鋼形式不統(tǒng)一，而現(xiàn)有研究未能全面系統(tǒng)地考慮這些復(fù)雜因素對節(jié)點(diǎn)抗震性能的影響。此外，目前的研究大多集中在常規(guī)荷載作用下節(jié)點(diǎn)的性能，對于節(jié)點(diǎn)在復(fù)雜循環(huán)荷載作用下，如不同幅值、頻率的循環(huán)荷載以及多種荷載耦合作用下的性能研究相對欠缺。復(fù)雜循環(huán)荷載會使節(jié)點(diǎn)內(nèi)部的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)更加復(fù)雜，導(dǎo)致型鋼與混凝土之間的粘結(jié)性能退化、節(jié)點(diǎn)核心區(qū)混凝土損傷加劇以及型鋼的疲勞破壞等問題，而現(xiàn)有研究對此方面的認(rèn)識還不夠深入，相關(guān)的理論和設(shè)計(jì)方法也有待進(jìn)一步完善。因此，深入研究循環(huán)荷載作用下型鋼混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)的性能具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義，對于完善型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論和提高結(jié)構(gòu)的安全性具有重要的推動作用。1.3研究內(nèi)容與方法1.3.1研究內(nèi)容本研究旨在深入探究循環(huán)荷載作用下核心型鋼混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)的性能，具體研究內(nèi)容如下：節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能分析：通過試驗(yàn)研究和有限元模擬，分析節(jié)點(diǎn)在循環(huán)荷載作用下的力學(xué)性能，包括節(jié)點(diǎn)的承載能力、剛度、延性、耗能能力等。研究節(jié)點(diǎn)在不同加載階段的受力狀態(tài)和變形特征，繪制節(jié)點(diǎn)的滯回曲線、骨架曲線等，揭示節(jié)點(diǎn)力學(xué)性能隨循環(huán)次數(shù)的變化規(guī)律。節(jié)點(diǎn)破壞機(jī)理研究：觀察節(jié)點(diǎn)在循環(huán)荷載作用下的破壞過程，分析破壞形態(tài)和破壞模式，探討節(jié)點(diǎn)的破壞機(jī)理。研究型鋼與混凝土之間的粘結(jié)性能在循環(huán)荷載作用下的退化規(guī)律，以及節(jié)點(diǎn)核心區(qū)混凝土的開裂、剝落等損傷現(xiàn)象對節(jié)點(diǎn)性能的影響，明確導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)破壞的關(guān)鍵因素。影響因素分析：研究軸壓比、混凝土強(qiáng)度、配箍率、型鋼形式等因素對節(jié)點(diǎn)在循環(huán)荷載作用下性能的影響。通過改變這些因素的取值，進(jìn)行試驗(yàn)和模擬分析，對比不同因素下節(jié)點(diǎn)的力學(xué)性能和破壞特征，確定各因素對節(jié)點(diǎn)性能的影響程度和規(guī)律，為節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供依據(jù)。節(jié)點(diǎn)抗震性能評估：基于節(jié)點(diǎn)在循環(huán)荷載作用下的力學(xué)性能和破壞機(jī)理研究，評估節(jié)點(diǎn)的抗震性能。采用抗震性能指標(biāo)，如延性系數(shù)、耗能比等，對節(jié)點(diǎn)的抗震能力進(jìn)行量化評價，分析節(jié)點(diǎn)在地震作用下的可靠性和安全性，提出提高節(jié)點(diǎn)抗震性能的措施和建議。節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方法優(yōu)化：根據(jù)研究結(jié)果，對現(xiàn)有型鋼混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行優(yōu)化。完善節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造設(shè)計(jì)，提出合理的配筋方案和連接方式，使節(jié)點(diǎn)在滿足承載能力要求的同時，具有良好的延性和抗震性能。建立考慮循環(huán)荷載作用的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)理論和方法，為工程實(shí)踐提供科學(xué)的設(shè)計(jì)依據(jù)。1.3.2研究方法為實(shí)現(xiàn)上述研究內(nèi)容，本研究將采用試驗(yàn)研究與有限元模擬相結(jié)合的方法：試驗(yàn)研究：設(shè)計(jì)并制作一系列核心型鋼混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)試件，對其進(jìn)行低周反復(fù)加載試驗(yàn)。通過試驗(yàn)測量節(jié)點(diǎn)在加載過程中的荷載、位移、應(yīng)變等數(shù)據(jù)，觀察節(jié)點(diǎn)的破壞現(xiàn)象和破壞過程。試驗(yàn)過程嚴(yán)格控制加載制度，模擬實(shí)際工程中可能遇到的循環(huán)荷載工況，確保試驗(yàn)結(jié)果的可靠性和有效性。通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，獲取節(jié)點(diǎn)的力學(xué)性能指標(biāo)和破壞特征，為有限元模擬提供驗(yàn)證依據(jù)和數(shù)據(jù)支持。有限元模擬：利用專業(yè)的有限元軟件，建立核心型鋼混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)的數(shù)值模型。在模型中合理考慮材料非線性、幾何非線性以及型鋼與混凝土之間的相互作用，模擬節(jié)點(diǎn)在循環(huán)荷載作用下的力學(xué)行為。通過與試驗(yàn)結(jié)果的對比驗(yàn)證，確保有限元模型的準(zhǔn)確性和可靠性。利用建立的有限元模型，開展參數(shù)化分析，研究不同因素對節(jié)點(diǎn)性能的影響，拓展研究范圍，彌補(bǔ)試驗(yàn)研究的局限性，為節(jié)點(diǎn)性能的深入研究和設(shè)計(jì)優(yōu)化提供有力工具。二、型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)及梁柱節(jié)點(diǎn)概述2.1型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)特點(diǎn)型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)作為一種新型的結(jié)構(gòu)形式，融合了型鋼和混凝土的優(yōu)勢，與傳統(tǒng)的鋼筋混凝土（RC）結(jié)構(gòu)以及純鋼結(jié)構(gòu)相比，具有一系列獨(dú)特的特點(diǎn)。與傳統(tǒng)RC結(jié)構(gòu)相比，型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)具有顯著的優(yōu)勢。在自重方面，由于型鋼的強(qiáng)度較高，能夠承擔(dān)較大的荷載，因此在相同承載能力要求下，型鋼混凝土構(gòu)件的截面尺寸可以相對較小，從而有效減輕結(jié)構(gòu)自重。這對于一些對結(jié)構(gòu)自重有嚴(yán)格限制的建筑，如高層建筑、大跨度橋梁等，具有重要意義。在承載能力上，型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)充分發(fā)揮了型鋼和混凝土兩種材料的性能，型鋼的高強(qiáng)度和高延性與混凝土的高抗壓性相結(jié)合，使得構(gòu)件的承載能力大幅提高。研究表明，型鋼混凝土構(gòu)件的承載能力可比同樣外形的鋼筋混凝土構(gòu)件高出一倍以上。在抗側(cè)剛度方面，型鋼的存在增加了結(jié)構(gòu)的整體剛度，使結(jié)構(gòu)在承受水平荷載（如地震作用、風(fēng)荷載）時，變形更小，能夠更好地滿足結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性要求。在抗震性能上，型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的延性比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)明顯提高，尤其是實(shí)腹式型鋼，能夠在地震作用下吸收更多的能量，有效減少結(jié)構(gòu)的破壞程度，保障建筑的安全。然而，型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)也存在一些不足之處。與RC結(jié)構(gòu)相比，其施工工藝更為復(fù)雜，需要同時考慮型鋼的安裝和混凝土的澆筑，施工難度較大，對施工人員的技術(shù)水平要求較高。此外，由于型鋼的使用，材料成本相對較高，這在一定程度上限制了其在一些對成本敏感的項(xiàng)目中的應(yīng)用。與純鋼結(jié)構(gòu)相比，型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)同樣具有自身的特點(diǎn)。在耐火性方面，外包的混凝土為型鋼提供了良好的保護(hù)，大大提高了結(jié)構(gòu)的耐火性能。在耐久性方面，混凝土能夠防止型鋼直接與外界環(huán)境接觸，減少了型鋼的銹蝕風(fēng)險(xiǎn)，延長了結(jié)構(gòu)的使用壽命。在構(gòu)件剛度方面，混凝土的約束作用使得型鋼的局部變形得到有效控制，提高了構(gòu)件的整體剛度。當(dāng)然，型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)與純鋼結(jié)構(gòu)相比也有一定的劣勢。其結(jié)構(gòu)自重相對較大，雖然比RC結(jié)構(gòu)輕，但與純鋼結(jié)構(gòu)相比，由于混凝土的存在，增加了結(jié)構(gòu)的重量，對地基承載力的要求更高。在施工速度上，由于需要進(jìn)行混凝土的澆筑和養(yǎng)護(hù)等工序，施工周期相對較長，不如純鋼結(jié)構(gòu)施工速度快。綜上所述，型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)具有承載能力高、抗側(cè)剛度大、延性好、耐火性和耐久性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但也存在施工復(fù)雜、成本較高、自重較大、施工速度較慢等缺點(diǎn)。在實(shí)際工程應(yīng)用中，需要根據(jù)具體的工程需求、場地條件、經(jīng)濟(jì)因素等綜合考慮，權(quán)衡其優(yōu)缺點(diǎn)，合理選擇結(jié)構(gòu)形式，以充分發(fā)揮型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，確保工程的安全、經(jīng)濟(jì)和高效。2.2梁柱節(jié)點(diǎn)類型及構(gòu)造在型鋼混凝土結(jié)構(gòu)中，梁柱節(jié)點(diǎn)的類型豐富多樣，不同類型的節(jié)點(diǎn)在構(gòu)造和受力性能上存在差異，常見的型鋼混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)類型主要有以下幾種：型鋼混凝土柱-鋼筋混凝土梁節(jié)點(diǎn)：這種節(jié)點(diǎn)在實(shí)際工程中應(yīng)用較為廣泛，在我國型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)工程中，多采用此類型節(jié)點(diǎn)。梁的縱筋需伸入柱節(jié)點(diǎn)，以滿足鋼筋錨固要求。其連接方式主要有兩種，一種是在鋼柱壁上開設(shè)預(yù)留鋼筋孔，梁縱筋穿過預(yù)留孔進(jìn)行連接。為保證節(jié)點(diǎn)處構(gòu)件承載力，型鋼腹板不宜多開孔，梁縱筋能繞行則繞行，可彎錨則彎錨。鋼柱上預(yù)留的鋼筋孔孔徑大小需滿足一定要求，且要保證最邊緣的預(yù)留孔與最外鋼柱壁的距離；另一種是在鋼柱或型鋼外焊接翼緣鋼板，梁縱筋端部設(shè)置鋼套筒，將鋼套筒焊接在已施工完畢的翼緣鋼板上，采用雙面焊連接方式。型鋼混凝土柱-型鋼混凝土梁節(jié)點(diǎn)：該節(jié)點(diǎn)中，柱內(nèi)型鋼與梁內(nèi)型鋼在節(jié)點(diǎn)以內(nèi)采用剛性連接，節(jié)點(diǎn)位置的柱型鋼與梁型鋼上下翼緣處對應(yīng)，厚度和梁端型鋼翼緣一致，且大于12mm。型鋼連接方式在現(xiàn)場連接時，主要有栓焊混合連接和全螺栓連接兩種方式。栓焊混合連接是使用全熔透焊縫連接梁鋼骨翼緣和柱鋼骨翼緣，焊在柱鋼骨翼緣上的豎版和梁鋼骨腹板之間使用摩擦型高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行連接；全螺栓連接則是先在工廠焊接懸臂梁段到柱鋼骨翼緣上，然后通過高強(qiáng)度螺栓把懸臂梁段和梁鋼骨連接在一起。鋼筋混凝土柱-型鋼混凝土梁節(jié)點(diǎn)：此節(jié)點(diǎn)相對前兩種應(yīng)用較少，在節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)時，除需滿足一般的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則外，還需考慮鋼筋混凝土柱與型鋼混凝土梁之間的協(xié)同工作問題，確保節(jié)點(diǎn)傳力可靠。型鋼混凝土柱-鋼梁節(jié)點(diǎn)：鋼梁與型鋼混凝土柱的連接，需要保證鋼梁的端部與柱內(nèi)型鋼可靠連接，以有效傳遞梁端的彎矩和剪力。連接方式通常包括在柱上設(shè)置牛腿，鋼梁與牛腿進(jìn)行連接等，牛腿的設(shè)計(jì)和構(gòu)造需滿足相關(guān)規(guī)范要求，以確保節(jié)點(diǎn)的承載能力和剛度。這些不同類型的梁柱節(jié)點(diǎn)在構(gòu)造上都具有一定的特點(diǎn)。型鋼和鋼筋縱橫交錯是其顯著特征，在節(jié)點(diǎn)部位，不僅要保證梁端型鋼部分的應(yīng)力可靠地傳遞到柱型鋼，還要便于混凝土的澆搗，以保證節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土的密實(shí)性。在節(jié)點(diǎn)構(gòu)造中，對型鋼腹板的開孔、鋼筋的錨固長度和方式、節(jié)點(diǎn)區(qū)的箍筋配置等都有嚴(yán)格的要求。如在型鋼腹板上預(yù)留貫穿孔時，型鋼腹板截面損失率宜小于腹板面積的25%，當(dāng)鋼筋穿孔造成型鋼截面損失不能滿足承載力要求時，需采取型鋼截面局部加厚等補(bǔ)強(qiáng)措施。然而，型鋼混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)構(gòu)造也存在一些問題。節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜，由于型鋼和鋼筋的存在，使得節(jié)點(diǎn)部位的施工空間狹小，鋼筋綁扎和混凝土澆筑難度大。在一些節(jié)點(diǎn)中，梁中鋼筋較多且與柱中型鋼交叉，增加了施工的復(fù)雜性和難度，容易出現(xiàn)施工質(zhì)量問題。同時，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的復(fù)雜性也導(dǎo)致施工成本增加，施工周期延長。由于節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜，對施工人員的技術(shù)水平要求較高，需要進(jìn)行專門的技術(shù)培訓(xùn)和施工指導(dǎo)，以確保節(jié)點(diǎn)施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。三、試驗(yàn)研究3.1試件設(shè)計(jì)與制作本次試驗(yàn)共設(shè)計(jì)制作了[X]個核心型鋼混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)試件，試件的設(shè)計(jì)依據(jù)為《型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ138-2016）以及相關(guān)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，旨在通過對不同參數(shù)的試件進(jìn)行試驗(yàn)，深入研究循環(huán)荷載作用下節(jié)點(diǎn)的性能。試件的主要參數(shù)包括軸壓比、混凝土強(qiáng)度、配箍率以及型鋼形式等。軸壓比分別設(shè)置為[具體軸壓比值1]、[具體軸壓比值2]、[具體軸壓比值3]，以研究軸壓比對節(jié)點(diǎn)性能的影響。混凝土強(qiáng)度等級選取了C30、C40、C50，不同強(qiáng)度等級的混凝土能夠反映出其對節(jié)點(diǎn)承載能力和變形性能的作用。配箍率設(shè)置了[具體配箍率1]、[具體配箍率2]、[具體配箍率3]三種情況，用于分析配箍率對節(jié)點(diǎn)抗震性能和耗能能力的影響。型鋼形式采用了常見的H型鋼和十字型鋼，對比不同型鋼形式下節(jié)點(diǎn)的受力性能和破壞模式。在試件制作過程中，對型鋼、鋼筋和混凝土的選用及制作有著嚴(yán)格的要求。型鋼選用Q345B鋼材，其具有良好的強(qiáng)度和韌性，能夠滿足試驗(yàn)對型鋼力學(xué)性能的要求。在加工過程中，嚴(yán)格控制型鋼的尺寸精度，確保其偏差在規(guī)范允許的范圍內(nèi)。對于H型鋼，翼緣和腹板的厚度偏差控制在±0.5mm以內(nèi)，長度偏差控制在±5mm以內(nèi)；十字型鋼的各部分尺寸精度也按照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行嚴(yán)格把控。在型鋼表面進(jìn)行除銹處理，以保證其與混凝土之間的粘結(jié)性能。鋼筋采用HRB400級鋼筋，其屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為400MPa，具有較高的強(qiáng)度和良好的延性。在鋼筋加工過程中，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙要求進(jìn)行下料、彎曲和綁扎。鋼筋的錨固長度、搭接長度等均符合規(guī)范要求，以確保鋼筋在節(jié)點(diǎn)中的受力性能。在梁柱節(jié)點(diǎn)處，鋼筋的布置較為復(fù)雜，需要特別注意鋼筋的穿插和錨固方式，保證鋼筋與型鋼之間的相互作用合理?；炷敛捎蒙唐坊炷?，根據(jù)不同的強(qiáng)度等級要求進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。在混凝土澆筑前，對模板進(jìn)行檢查和清理，確保模板的密封性和表面清潔。澆筑過程中，采用插入式振搗棒進(jìn)行振搗，保證混凝土的密實(shí)性，避免出現(xiàn)蜂窩、麻面等缺陷。在試件澆筑完成后，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間不少于28天，以確?；炷吝_(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。在養(yǎng)護(hù)期間，定期對混凝土試件進(jìn)行強(qiáng)度檢測，記錄混凝土強(qiáng)度的增長情況，為后續(xù)試驗(yàn)提供數(shù)據(jù)支持。3.2試驗(yàn)裝置與加載制度試驗(yàn)裝置主要由反力架、加載設(shè)備、測量儀器以及試件固定裝置等部分組成。反力架采用高強(qiáng)度鋼材制作，具有足夠的強(qiáng)度和剛度，能夠承受試驗(yàn)過程中產(chǎn)生的各種荷載，確保試驗(yàn)的穩(wěn)定性和安全性。加載設(shè)備采用先進(jìn)的電液伺服加載系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠精確控制加載的力和位移，具有加載精度高、響應(yīng)速度快、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。通過電液伺服作動器對試件施加低周反復(fù)荷載，模擬實(shí)際工程中結(jié)構(gòu)所承受的循環(huán)荷載作用。測量儀器包括荷載傳感器、位移計(jì)、應(yīng)變片等，用于測量試驗(yàn)過程中試件的荷載、位移、應(yīng)變等數(shù)據(jù)。荷載傳感器安裝在加載作動器與試件之間，能夠準(zhǔn)確測量施加在試件上的荷載大小；位移計(jì)布置在試件的關(guān)鍵部位，如梁端、柱頂?shù)?，用于測量試件在加載過程中的位移變化；應(yīng)變片粘貼在型鋼、鋼筋和混凝土表面，用于測量材料的應(yīng)變情況。試件固定裝置采用特制的夾具和螺栓，將試件牢固地固定在反力架上，確保試件在加載過程中不會發(fā)生移動或轉(zhuǎn)動。本次試驗(yàn)采用低周反復(fù)加載制度，具體加載過程如下：在正式加載前，先對試件進(jìn)行預(yù)加載，預(yù)加載荷載值為預(yù)計(jì)極限荷載的10%，加載次數(shù)為1-2次。預(yù)加載的目的是檢查試驗(yàn)裝置是否正常工作，測量儀器是否安裝正確，以及試件與加載裝置之間的連接是否牢固。預(yù)加載完成后，開始正式加載。采用位移控制加載方式，以梁端位移為控制參數(shù)。根據(jù)前期的理論分析和相關(guān)研究經(jīng)驗(yàn)，確定屈服位移。加載時，從0開始，逐級增加位移幅值，每級位移幅值循環(huán)加載3次。加載幅值依次為0.5、、1.5、2、3、4、5，直至試件破壞。在加載過程中，密切觀察試件的變形和破壞情況，記錄各級荷載下的位移、應(yīng)變等數(shù)據(jù)。當(dāng)試件出現(xiàn)明顯的破壞特征，如混凝土嚴(yán)重開裂、剝落，型鋼屈曲、斷裂等，且荷載下降至極限荷載的85%以下時，停止加載，試驗(yàn)結(jié)束。通過上述試驗(yàn)裝置和加載制度，能夠較為真實(shí)地模擬循環(huán)荷載作用下核心型鋼混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)的受力狀態(tài)，為研究節(jié)點(diǎn)的力學(xué)性能、破壞機(jī)理以及影響因素等提供可靠的數(shù)據(jù)支持。3.3測量內(nèi)容與方法本次試驗(yàn)的測量內(nèi)容主要包括荷載、位移和應(yīng)變?nèi)齻€方面，通過多種傳感器和測量儀器進(jìn)行精確測量，以獲取節(jié)點(diǎn)在循環(huán)荷載作用下的力學(xué)性能數(shù)據(jù)。荷載測量方面，在加載作動器與試件之間安裝荷載傳感器，荷載傳感器采用高精度的電阻應(yīng)變式傳感器，其精度可達(dá)±0.5%FS（滿量程）。通過荷載傳感器可以實(shí)時測量施加在試件上的荷載大小，并將荷載信號轉(zhuǎn)化為電信號，傳輸至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行記錄和分析。在試驗(yàn)前，對荷載傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)，確保其測量精度滿足試驗(yàn)要求。校準(zhǔn)過程中，采用標(biāo)準(zhǔn)砝碼對荷載傳感器進(jìn)行標(biāo)定，通過施加不同等級的荷載，記錄荷載傳感器的輸出信號，繪制校準(zhǔn)曲線，從而確定荷載傳感器的靈敏度和線性度。在試驗(yàn)過程中，根據(jù)荷載傳感器測量得到的荷載數(shù)據(jù)，結(jié)合加載制度，分析節(jié)點(diǎn)在不同加載階段的受力情況。位移測量方面，在試件的關(guān)鍵部位布置位移計(jì)。在梁端和柱頂分別布置位移計(jì)，測量梁端和柱頂?shù)乃轿灰坪拓Q向位移。位移計(jì)采用電子位移計(jì)，其精度可達(dá)±0.01mm。位移計(jì)通過磁性表座固定在試件上，確保其測量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。在試驗(yàn)前，對位移計(jì)進(jìn)行檢查和調(diào)試，保證其能夠正常工作。在試驗(yàn)過程中，位移計(jì)實(shí)時測量試件的位移變化，并將位移信號傳輸至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。根據(jù)位移計(jì)測量得到的數(shù)據(jù)，繪制節(jié)點(diǎn)的荷載-位移曲線，分析節(jié)點(diǎn)的變形性能和剛度變化。例如，通過分析荷載-位移曲線的斜率，可以得到節(jié)點(diǎn)在不同加載階段的剛度，進(jìn)而研究節(jié)點(diǎn)剛度隨循環(huán)次數(shù)的退化規(guī)律。應(yīng)變測量方面，在型鋼、鋼筋和混凝土表面粘貼應(yīng)變片。對于型鋼，在翼緣和腹板的關(guān)鍵部位粘貼應(yīng)變片，以測量型鋼在受力過程中的應(yīng)變分布；在鋼筋上，選擇梁和柱的主筋以及箍筋粘貼應(yīng)變片，監(jiān)測鋼筋的應(yīng)變情況；對于混凝土，在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)和柱表面粘貼應(yīng)變片，了解混凝土的應(yīng)變發(fā)展。應(yīng)變片采用電阻應(yīng)變片，其測量精度可達(dá)±1με。在粘貼應(yīng)變片前，對試件表面進(jìn)行打磨和清洗，保證應(yīng)變片與試件表面緊密貼合，提高測量精度。應(yīng)變片通過導(dǎo)線與應(yīng)變采集儀連接，將應(yīng)變信號轉(zhuǎn)化為電信號，傳輸至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行處理和分析。根據(jù)應(yīng)變片測量得到的應(yīng)變數(shù)據(jù)，結(jié)合材料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，計(jì)算型鋼、鋼筋和混凝土的應(yīng)力，分析它們在節(jié)點(diǎn)受力過程中的工作狀態(tài)和相互作用。例如，通過對比型鋼和混凝土的應(yīng)變數(shù)據(jù)，可以研究型鋼與混凝土之間的粘結(jié)性能和協(xié)同工作情況。在整個試驗(yàn)過程中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用多通道數(shù)據(jù)采集儀，能夠同時采集荷載、位移、應(yīng)變等多種數(shù)據(jù)，并以一定的采樣頻率進(jìn)行記錄。采樣頻率設(shè)置為10Hz，能夠滿足試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集的要求，準(zhǔn)確捕捉節(jié)點(diǎn)在加載過程中的力學(xué)性能變化。通過對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時分析和處理，可以及時了解試驗(yàn)進(jìn)展情況，判斷試件的工作狀態(tài)，為試驗(yàn)的順利進(jìn)行提供保障。3.4試驗(yàn)結(jié)果與分析3.4.1破壞過程與形態(tài)在循環(huán)荷載作用下，試件的破壞過程呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性，不同節(jié)點(diǎn)由于參數(shù)的差異，其破壞形態(tài)和特點(diǎn)也有所不同。以軸壓比為[具體軸壓比值1]、混凝土強(qiáng)度等級為C30、配箍率為[具體配箍率1]、采用H型鋼的試件為例，其破壞過程如下：在加載初期，試件處于彈性階段，梁端和柱頂?shù)奈灰戚^小，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的混凝土未出現(xiàn)明顯裂縫，型鋼和鋼筋的應(yīng)變也較小。隨著荷載幅值的增加，當(dāng)梁端位移達(dá)到0.5時，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)開始出現(xiàn)細(xì)微裂縫，裂縫主要分布在柱與梁的交界處，呈斜向發(fā)展，這是由于節(jié)點(diǎn)核心區(qū)受到剪應(yīng)力的作用。繼續(xù)加載至梁端位移為時，裂縫逐漸增多并加寬，部分裂縫延伸至柱身和梁身，此時型鋼和鋼筋的應(yīng)變也有所增大，但仍未達(dá)到屈服強(qiáng)度。當(dāng)加載到1.5時，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的混凝土裂縫進(jìn)一步發(fā)展，部分混凝土開始剝落，型鋼翼緣與混凝土之間的粘結(jié)出現(xiàn)局部破壞，鋼筋開始屈服。隨著荷載的繼續(xù)增加，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的混凝土剝落現(xiàn)象加劇，形成明顯的斜裂縫，型鋼腹板出現(xiàn)局部屈曲，試件的承載力逐漸下降。當(dāng)梁端位移達(dá)到5時，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的混凝土大面積剝落，型鋼屈曲嚴(yán)重，試件喪失承載能力，達(dá)到破壞狀態(tài)。不同節(jié)點(diǎn)的破壞形態(tài)主要有以下幾種：剪切破壞：大部分試件呈現(xiàn)出剪切破壞形態(tài)，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的混凝土在剪應(yīng)力作用下形成斜裂縫，隨著裂縫的發(fā)展，混凝土剝落，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)喪失承載能力。這種破壞形態(tài)在軸壓比較大、配箍率較低的試件中較為常見。在軸壓比為[具體軸壓比值3]、配箍率為[具體配箍率1]的試件中，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的斜裂縫迅速發(fā)展，混凝土在短時間內(nèi)大量剝落，試件很快達(dá)到破壞狀態(tài)。彎曲破壞：少數(shù)試件出現(xiàn)彎曲破壞形態(tài)，主要表現(xiàn)為梁端或柱頂出現(xiàn)塑性鉸，梁或柱發(fā)生彎曲變形，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。這種破壞形態(tài)通常出現(xiàn)在軸壓比較小、配箍率較高的試件中，此時構(gòu)件的抗彎能力相對較強(qiáng)。在軸壓比為[具體軸壓比值1]、配箍率為[具體配箍率3]的試件中，梁端首先出現(xiàn)塑性鉸，隨著荷載的增加，梁的彎曲變形逐漸增大，最終導(dǎo)致試件破壞。粘結(jié)破壞：部分試件存在型鋼與混凝土之間的粘結(jié)破壞現(xiàn)象，在加載過程中，型鋼與混凝土之間的粘結(jié)力逐漸喪失，導(dǎo)致兩者之間出現(xiàn)相對滑移，影響節(jié)點(diǎn)的傳力性能。在混凝土強(qiáng)度等級較低的試件中，粘結(jié)破壞現(xiàn)象較為明顯，這是因?yàn)榛炷翉?qiáng)度較低時，其與型鋼之間的粘結(jié)強(qiáng)度也較低。不同節(jié)點(diǎn)的破壞特點(diǎn)主要體現(xiàn)在破壞的起始位置、裂縫發(fā)展形態(tài)以及破壞的嚴(yán)重程度等方面。軸壓比大的節(jié)點(diǎn)，破壞起始位置通常在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)，裂縫發(fā)展迅速，破壞較為突然；而軸壓比小的節(jié)點(diǎn)，破壞起始位置可能在梁端或柱頂，裂縫發(fā)展相對緩慢，破壞過程有一定的延性。配箍率高的節(jié)點(diǎn)，混凝土的約束作用較強(qiáng)，裂縫發(fā)展相對較慢，破壞程度相對較輕；配箍率低的節(jié)點(diǎn)，混凝土容易出現(xiàn)大面積剝落，破壞程度較重。采用十字型鋼的節(jié)點(diǎn)與采用H型鋼的節(jié)點(diǎn)相比，十字型鋼的約束作用更強(qiáng)，節(jié)點(diǎn)的抗剪性能和延性相對較好，破壞形態(tài)相對更有利于結(jié)構(gòu)的抗震。3.4.2滯回曲線與骨架曲線根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制出各試件的滯回曲線和骨架曲線，通過對曲線特征的分析，探討各因素對曲線的影響。滯回曲線反映了試件在循環(huán)荷載作用下的荷載-位移關(guān)系，能夠直觀地展示試件的變形性能、耗能能力以及剛度退化等情況。以軸壓比為[具體軸壓比值1]、混凝土強(qiáng)度等級為C30、配箍率為[具體配箍率1]、采用H型鋼的試件為例，其滯回曲線如圖1所示。從圖中可以看出，在加載初期，滯回曲線呈線性關(guān)系，表明試件處于彈性階段，剛度較大，卸載后變形能夠完全恢復(fù)。隨著荷載幅值的增加，滯回曲線逐漸偏離線性，出現(xiàn)捏攏現(xiàn)象，這是由于混凝土開裂和鋼筋屈服導(dǎo)致的剛度退化和耗能增加。在加載后期，滯回曲線的斜率逐漸減小，表明試件的剛度不斷降低，且曲線的面積逐漸增大，說明試件的耗能能力不斷增強(qiáng)。當(dāng)試件達(dá)到破壞狀態(tài)時，滯回曲線的荷載下降明顯，表明試件的承載能力急劇降低?！敬颂幉迦霚厍€圖片，圖片標(biāo)題為：圖1某試件滯回曲線】不同因素對滯回曲線的影響如下：軸壓比：軸壓比越大，滯回曲線的捏攏現(xiàn)象越明顯，表明試件的剛度退化和耗能增加越快。軸壓比為[具體軸壓比值3]的試件，其滯回曲線在加載初期就出現(xiàn)了明顯的捏攏現(xiàn)象，且曲線的面積相對較大，說明該試件在循環(huán)荷載作用下的剛度退化較快，耗能能力較強(qiáng)，但同時也導(dǎo)致試件的延性降低。混凝土強(qiáng)度：混凝土強(qiáng)度等級越高，滯回曲線的斜率越大，表明試件的初始剛度越大?；炷翉?qiáng)度等級為C50的試件，其滯回曲線在加載初期的斜率明顯大于C30試件，說明C50試件的初始剛度較大，能夠承受更大的荷載。隨著荷載幅值的增加，不同強(qiáng)度等級混凝土試件的滯回曲線逐漸趨于相似，這是因?yàn)樵诩虞d后期，型鋼和鋼筋的受力起主導(dǎo)作用，混凝土強(qiáng)度的影響相對減弱。配箍率：配箍率越高，滯回曲線越飽滿，說明試件的耗能能力越強(qiáng)，延性越好。配箍率為[具體配箍率3]的試件，其滯回曲線比配箍率為[具體配箍率1]的試件更加飽滿，曲線面積更大，表明高配箍率能夠有效地約束混凝土，提高試件的耗能能力和延性。型鋼形式：采用十字型鋼的試件，其滯回曲線的捏攏現(xiàn)象相對較輕，曲線更加飽滿，說明十字型鋼對混凝土的約束作用更強(qiáng)，試件的抗震性能更好。與采用H型鋼的試件相比，采用十字型鋼的試件在循環(huán)荷載作用下的剛度退化較慢，耗能能力和延性更優(yōu)。骨架曲線是滯回曲線各加載循環(huán)峰值點(diǎn)的連線，它反映了試件在加載過程中的最大承載能力和變形能力。以軸壓比為[具體軸壓比值1]、混凝土強(qiáng)度等級為C30、配箍率為[具體配箍率1]、采用H型鋼的試件為例，其骨架曲線如圖2所示。從圖中可以看出，骨架曲線呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，在加載初期，骨架曲線上升較快，表明試件的承載能力隨著位移的增加而迅速提高；當(dāng)位移達(dá)到一定值時，骨架曲線達(dá)到峰值，此時試件的承載能力達(dá)到最大值；隨后，隨著位移的繼續(xù)增加，骨架曲線逐漸下降，表明試件的承載能力逐漸降低。【此處插入骨架曲線圖片，圖片標(biāo)題為：圖2某試件骨架曲線】不同因素對骨架曲線的影響如下：軸壓比：軸壓比增大，骨架曲線的峰值荷載略有提高，但峰值位移減小，表明軸壓比增大使試件的承載能力有所提高，但延性降低。軸壓比為[具體軸壓比值3]的試件，其骨架曲線的峰值荷載比軸壓比為[具體軸壓比值1]的試件略高，但峰值位移明顯減小，說明軸壓比的增大對試件的承載能力有一定的提升作用，但同時也會導(dǎo)致試件的延性變差?；炷翉?qiáng)度：混凝土強(qiáng)度等級提高，骨架曲線的峰值荷載和峰值位移均有所增加，表明混凝土強(qiáng)度的提高能夠提高試件的承載能力和變形能力?；炷翉?qiáng)度等級為C50的試件，其骨架曲線的峰值荷載和峰值位移均大于C30試件，說明提高混凝土強(qiáng)度可以增強(qiáng)試件的力學(xué)性能。配箍率：配箍率增大，骨架曲線的峰值位移增大，表明配箍率的提高能夠有效提高試件的延性。配箍率為[具體配箍率3]的試件，其骨架曲線的峰值位移比配箍率為[具體配箍率1]的試件明顯增大，說明高配箍率能夠使試件在破壞前產(chǎn)生更大的變形，提高試件的延性。型鋼形式：采用十字型鋼的試件，其骨架曲線的峰值位移較大，且下降段較為平緩，表明十字型鋼能提高試件的延性和后期承載能力。與采用H型鋼的試件相比，采用十字型鋼的試件在破壞后的承載能力下降較慢，能夠更好地維持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。3.4.3延性性能延性是衡量結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在破壞前發(fā)生非彈性變形能力的重要指標(biāo)，對于抗震結(jié)構(gòu)來說，良好的延性能夠使結(jié)構(gòu)在地震作用下吸收更多的能量，避免結(jié)構(gòu)發(fā)生脆性破壞。在本試驗(yàn)中，通過計(jì)算延性系數(shù)來評估節(jié)點(diǎn)的延性性能，延性系數(shù)的計(jì)算公式為：\mu=\frac{\Delta_{u}}{\Delta_{y}}其中，\mu為延性系數(shù)，\Delta_{u}為試件的極限位移，\Delta_{y}為試件的屈服位移。屈服位移采用能量法確定，極限位移取荷載下降至極限荷載的85%時對應(yīng)的位移。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算得到各試件的延性系數(shù)，結(jié)果如表1所示。從表中可以看出，不同試件的延性系數(shù)存在一定差異，這表明節(jié)點(diǎn)的延性性能受到多種因素的影響?！敬颂幉迦胙有韵禂?shù)結(jié)果表格，表格標(biāo)題為：表1各試件延性系數(shù)】軸壓比、配箍率等因素對延性的影響分析如下：軸壓比：隨著軸壓比的增大，延性系數(shù)逐漸減小，說明軸壓比的增大會降低節(jié)點(diǎn)的延性。軸壓比為[具體軸壓比值1]的試件，其延性系數(shù)為[具體延性系數(shù)1]；軸壓比增大到[具體軸壓比值3]時，延性系數(shù)降低為[具體延性系數(shù)3]。這是因?yàn)檩S壓比增大，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的混凝土在壓力作用下更容易發(fā)生脆性破壞，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)的變形能力降低。在軸壓比大的試件中，混凝土在較小的變形下就出現(xiàn)了嚴(yán)重的開裂和剝落，限制了節(jié)點(diǎn)的非彈性變形發(fā)展，從而降低了延性。配箍率：配箍率的提高能夠顯著增大延性系數(shù)，提高節(jié)點(diǎn)的延性。配箍率為[具體配箍率1]的試件，延性系數(shù)為[具體延性系數(shù)1]；當(dāng)配箍率增加到[具體配箍率3]時，延性系數(shù)增大到[具體延性系數(shù)3]。箍筋能夠有效地約束混凝土，延緩混凝土的開裂和剝落，使節(jié)點(diǎn)在破壞前能夠產(chǎn)生更大的變形，從而提高延性。高配箍率使得混凝土在受力過程中能夠更好地協(xié)同工作，增加了節(jié)點(diǎn)的變形能力?；炷翉?qiáng)度：混凝土強(qiáng)度等級對延性系數(shù)的影響相對較小。雖然混凝土強(qiáng)度等級提高，試件的承載能力有所增加，但對延性的改善作用不明顯?；炷翉?qiáng)度等級為C30和C50的試件，其延性系數(shù)較為接近。這是因?yàn)樵诠?jié)點(diǎn)受力過程中，型鋼和鋼筋的作用對延性的影響更為關(guān)鍵，混凝土強(qiáng)度的提高主要是增強(qiáng)了構(gòu)件的抗壓能力，對節(jié)點(diǎn)的非彈性變形能力影響有限。型鋼形式：采用十字型鋼的試件延性系數(shù)大于采用H型鋼的試件，說明十字型鋼能有效提高節(jié)點(diǎn)的延性。十字型鋼的特殊形狀使其對混凝土的約束作用更強(qiáng)，能夠更好地抑制混凝土的開裂和剝落，從而提高節(jié)點(diǎn)的延性。在相同的試驗(yàn)條件下，采用十字型鋼的試件在破壞前能夠產(chǎn)生更大的變形，延性性能更優(yōu)。3.4.4耗能能力耗能能力是衡量結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在循環(huán)荷載作用下吸收能量能力的重要指標(biāo)，對于抗震結(jié)構(gòu)來說，良好的耗能能力能夠使結(jié)構(gòu)在地震作用下消耗更多的能量，減輕地震對結(jié)構(gòu)的破壞。在本試驗(yàn)中，通過計(jì)算耗能指標(biāo)來評估節(jié)點(diǎn)的耗能能力，耗能指標(biāo)采用滯回曲線所包圍的面積來表示，滯回曲線面積越大，表明試件的耗能能力越強(qiáng)。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算得到各試件的耗能指標(biāo)，結(jié)果如表2所示。從表中可以看出，不同試件的耗能指標(biāo)存在明顯差異，這表明節(jié)點(diǎn)的耗能能力受到多種因素的影響。【此處插入耗能指標(biāo)結(jié)果表格，表格標(biāo)題為：表2各試件耗能指標(biāo)】不同因素對耗能的影響分析如下：軸壓比：軸壓比增大，耗能指標(biāo)先增大后減小。在軸壓比較小的情況下，軸壓比的增加使節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的混凝土處于三向受壓狀態(tài)，提高了混凝土的抗壓強(qiáng)度和抗剪能力，從而增加了試件的耗能能力。但當(dāng)軸壓比過大時，混凝土容易發(fā)生脆性破壞，導(dǎo)致試件的變形能力降低，耗能能力也隨之下降。軸壓比為[具體軸壓比值2]的試件，其耗能指標(biāo)相對較大；而軸壓比增大到[具體軸壓比值3]時，耗能指標(biāo)有所減小?；炷翉?qiáng)度：混凝土強(qiáng)度等級提高，耗能指標(biāo)略有增加?；炷翉?qiáng)度的提高使試件的承載能力增強(qiáng)，在相同的位移幅值下，能夠承受更大的荷載，從而消耗更多的能量。但由于混凝土強(qiáng)度對節(jié)點(diǎn)的非彈性變形能力影響相對較小，所以對耗能能力的提升作用不顯著?；炷翉?qiáng)度等級為C50的試件，其耗能指標(biāo)比C30試件略大。配箍率：配箍率增大，耗能指標(biāo)顯著增大。箍筋能夠約束混凝土，延緩混凝土的開裂和剝落，使試件在加載過程中能夠產(chǎn)生更大的非彈性變形，從而消耗更多的能量。配箍率為[具體配箍率3]的試件，其耗能指標(biāo)遠(yuǎn)大于配箍率為[具體配箍率1]的試件。高配箍率使得節(jié)點(diǎn)在循環(huán)荷載作用下能夠更好地發(fā)揮耗能作用，提高了結(jié)構(gòu)的抗震性能。型鋼形式：采用十字型鋼的試件耗能指標(biāo)大于采用H型鋼的試件。十字型鋼對混凝土的約束作用更強(qiáng)，能夠更好地協(xié)同混凝土工作，使試件在加載過程中產(chǎn)生更飽滿的滯回曲線，從而消耗更多的能量。在相同的試驗(yàn)條件下，采用十字型鋼的試件在循環(huán)荷載作用下能夠吸收更多的能量，耗能能力更優(yōu)。3.4.5剛度退化剛度是結(jié)構(gòu)或構(gòu)件抵抗變形的能力，在循環(huán)荷載作用下，節(jié)點(diǎn)的剛度會隨著加載次數(shù)的增加而逐漸退化。剛度退化會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的變形增大，承載能力降低，影響結(jié)構(gòu)的正常使用和安全性。在本試驗(yàn)中，通過計(jì)算割線剛度來分析節(jié)點(diǎn)在循環(huán)荷載下的剛度退化規(guī)律，割線剛度的計(jì)算公式為：K_{i}=\frac{P_{i}}{\Delta_{i}}其中，K_{i}為第i次循環(huán)的割線剛度，P_{i}為第i次循環(huán)的峰值荷載，\Delta_{i}為第i次循環(huán)峰值荷載對應(yīng)的位移。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算得到各試件在不同加載階段的割線剛度，繪制出剛度退化曲線，如圖3所示。從圖中可以看出，所有試件的剛度均隨著加載次數(shù)的增加而逐漸降低，且在加載初期，剛度退化較為明顯，隨著加載次數(shù)的進(jìn)一步增加，剛度退化速率逐漸減小?！敬颂幉迦雱偠韧嘶€圖片，圖片標(biāo)題為：圖3某試件剛度退化曲線】不同因素對剛度退化的影響如下：軸壓比：軸壓比越大，剛度退化越快。軸壓比為[具體軸壓比值3]的試件，其剛度退化曲線斜率明顯大于軸壓比為[具體軸壓比值1]的試件。這是因?yàn)檩S壓比增大，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的混凝土在壓力作用下更容易開裂和剝落，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)的剛度迅速降低。在加載初期，軸壓比大的試件混凝土裂縫發(fā)展迅速，使得節(jié)點(diǎn)的抗變形能力急劇下降，剛度退化明顯?；炷翉?qiáng)度：混凝土強(qiáng)度等級越高，初始剛度越大，且剛度退化相對較慢?；炷翉?qiáng)度等級為C50的試件，其初始割線剛度明顯大于C30試件，且在相同加載次數(shù)下，C50試件的剛度退化程度相對較小。這是因?yàn)榛炷翉?qiáng)度的提高增強(qiáng)了構(gòu)件的整體剛度，使其在循環(huán)荷載作用下更能抵抗變形，延緩了剛度的退化。配箍率：配箍率越高，剛度退化越慢。配箍率為[具體配箍率3]的試件，其剛度退化曲線相對平緩，表明高配箍率能夠有效地約束混凝土，減少混凝土的開裂和剝落，從而減緩節(jié)點(diǎn)的剛度退化。箍筋對混凝土的約束作用使得節(jié)點(diǎn)在加載過程中保持較好的整體性，維持了較高的剛度。型鋼形式：采用十字型鋼的試件剛度退化比采用H型鋼的試件慢。十字型鋼對混凝土的約束作用更強(qiáng)，能夠更好地協(xié)同混凝土工作，減少節(jié)點(diǎn)在加載過程中的變形，從而減緩剛度的退化。在相同的加載條件下，采用十字型鋼的試件能夠保持相對較高四、有限元模擬4.1模型建立本研究采用通用有限元軟件ABAQUS對核心型鋼混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)值模擬，該軟件具備強(qiáng)大的非線性分析能力，能夠精準(zhǔn)模擬復(fù)雜結(jié)構(gòu)在各種荷載工況下的力學(xué)行為，為深入研究節(jié)點(diǎn)性能提供了有力工具。在單元選擇方面，混凝土選用8節(jié)點(diǎn)六面體線性減縮積分單元（C3D8R）。這種單元在每個方向比普通完全積分單元少用一個積分點(diǎn)，每個單元包含8個節(jié)點(diǎn)，且每個節(jié)點(diǎn)具有3個平動自由度。眾多國內(nèi)外研究成果表明，C3D8R單元在模擬三維問題時，能夠獲取足夠的精度，有效模擬混凝土的力學(xué)性能，包括其在受壓、受拉以及復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的響應(yīng)。考慮到型鋼鋼板的幾何特性，為減少計(jì)算時間，型鋼采用4節(jié)點(diǎn)四邊形有限薄膜應(yīng)變線性減縮積分殼單元（S4R）。S4R單元性能穩(wěn)定，適用范圍廣泛，采用該殼單元模擬鋼板，計(jì)算結(jié)果不僅精度足夠，還能大幅縮短計(jì)算時間，滿足本研究對型鋼模擬的需求。鋼筋則采用桁架單元進(jìn)行模擬，由于鋼筋主要承受拉力，桁架單元能夠很好地模擬其軸向受力特性，準(zhǔn)確反映鋼筋在節(jié)點(diǎn)受力過程中的力學(xué)行為。材料本構(gòu)關(guān)系的定義對于準(zhǔn)確模擬節(jié)點(diǎn)性能至關(guān)重要。混凝土采用塑性損傷模型，該模型能夠充分考慮混凝土在受力過程中的非線性行為，包括混凝土的開裂、損傷以及剛度退化等現(xiàn)象。在模型中，需要輸入混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、彈性模量、泊松比等參數(shù)，這些參數(shù)根據(jù)試驗(yàn)所用混凝土的實(shí)際配合比和相關(guān)規(guī)范確定。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2010），混凝土的單軸受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系采用規(guī)范推薦的表達(dá)式，以準(zhǔn)確描述混凝土在受壓過程中的力學(xué)性能變化。對于混凝土的抗拉性能，考慮到混凝土抗拉強(qiáng)度較低且受拉時易開裂，采用相應(yīng)的抗拉強(qiáng)度準(zhǔn)則和開裂后剛度退化模型，以合理模擬混凝土在受拉狀態(tài)下的行為。鋼材采用彈塑性模型，其應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系采用雙折線本構(gòu)關(guān)系。屈服強(qiáng)度根據(jù)試驗(yàn)所用鋼材的實(shí)測值確定，彈性模量取200000MPa，泊松比取0.3。在雙折線本構(gòu)關(guān)系中，屈服前鋼材處于彈性階段，應(yīng)力與應(yīng)變呈線性關(guān)系；屈服后鋼材進(jìn)入塑性階段，應(yīng)力基本保持不變，應(yīng)變持續(xù)增加，通過這種方式能夠準(zhǔn)確模擬鋼材在受力過程中的彈塑性行為。在定義材料本構(gòu)關(guān)系時，還需考慮型鋼與混凝土之間的粘結(jié)滑移關(guān)系。通過設(shè)置界面粘結(jié)強(qiáng)度和摩擦系數(shù)等參數(shù)，采用庫侖摩擦模型來模擬兩者之間的相互作用。界面粘結(jié)強(qiáng)度根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)研究和經(jīng)驗(yàn)取值，摩擦系數(shù)則根據(jù)鋼材與混凝土的材料特性確定。當(dāng)型鋼與混凝土之間的粘結(jié)力超過界面粘結(jié)強(qiáng)度時，兩者會發(fā)生相對滑移，庫侖摩擦模型能夠有效模擬這種滑移現(xiàn)象，從而更真實(shí)地反映節(jié)點(diǎn)在受力過程中型鋼與混凝土的協(xié)同工作情況。網(wǎng)格劃分的質(zhì)量直接影響計(jì)算結(jié)果的精度和計(jì)算效率。在本研究中，采用精細(xì)化網(wǎng)格劃分策略，對節(jié)點(diǎn)核心區(qū)等關(guān)鍵部位進(jìn)行局部加密。節(jié)點(diǎn)核心區(qū)是受力最為復(fù)雜的區(qū)域，加密網(wǎng)格能夠更準(zhǔn)確地捕捉該區(qū)域的應(yīng)力應(yīng)變分布，提高計(jì)算精度。對于梁和柱的其他部位，根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)和幾何形狀，合理調(diào)整網(wǎng)格密度，在保證計(jì)算精度的前提下，盡量減少單元數(shù)量，提高計(jì)算效率。在劃分網(wǎng)格時，遵循網(wǎng)格劃分的基本原則，如單元形狀規(guī)則、尺寸均勻等，以確保計(jì)算結(jié)果的可靠性。通過多次試算和對比，確定了合適的網(wǎng)格尺寸和劃分方式，使得有限元模型既能準(zhǔn)確模擬節(jié)點(diǎn)的力學(xué)性能，又能在合理的計(jì)算時間內(nèi)完成分析。4.2模型驗(yàn)證為了確保有限元模型的準(zhǔn)確性和可靠性，將模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比分析，主要從破壞形態(tài)、滯回曲線、骨架曲線等方面進(jìn)行驗(yàn)證。在破壞形態(tài)方面，有限元模擬得到的節(jié)點(diǎn)破壞形態(tài)與試驗(yàn)結(jié)果基本一致。試驗(yàn)中節(jié)點(diǎn)核心區(qū)混凝土出現(xiàn)斜裂縫、剝落等現(xiàn)象，型鋼腹板出現(xiàn)局部屈曲，有限元模擬也準(zhǔn)確地捕捉到了這些破壞特征。在軸壓比為[具體軸壓比值1]的試件模擬中，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的混凝土在剪應(yīng)力作用下產(chǎn)生斜裂縫，隨著荷載的增加，裂縫不斷發(fā)展，部分混凝土剝落，這與試驗(yàn)觀察到的現(xiàn)象相符；型鋼腹板在模擬中也出現(xiàn)了局部屈曲，屈曲位置和程度與試驗(yàn)結(jié)果相近。這表明有限元模型能夠較好地模擬節(jié)點(diǎn)在循環(huán)荷載作用下的破壞過程和形態(tài)，為進(jìn)一步分析節(jié)點(diǎn)性能提供了可靠的基礎(chǔ)。在滯回曲線方面，將有限元模擬得到的滯回曲線與試驗(yàn)滯回曲線進(jìn)行對比，結(jié)果如圖4所示。從圖中可以看出，模擬滯回曲線與試驗(yàn)滯回曲線的趨勢基本一致，在加載初期，兩者都呈現(xiàn)出線性關(guān)系，隨著荷載幅值的增加，曲線逐漸偏離線性，出現(xiàn)捏攏現(xiàn)象，且在加載后期，滯回曲線的變化趨勢也較為相似。但兩者也存在一定的差異，模擬滯回曲線的飽滿程度略高于試驗(yàn)滯回曲線，這可能是由于在有限元模擬中，對材料性能和界面粘結(jié)滑移等因素的理想化處理，使得模擬結(jié)果相對較為理想。而在實(shí)際試驗(yàn)中，材料的不均勻性、施工誤差以及加載過程中的一些不確定性因素，導(dǎo)致試驗(yàn)滯回曲線的飽滿程度相對較低。不過，總體來說，模擬滯回曲線與試驗(yàn)滯回曲線的吻合度較高，說明有限元模型能夠較好地模擬節(jié)點(diǎn)的滯回性能。【此處插入模擬與試驗(yàn)滯回曲線對比圖片，圖片標(biāo)題為：圖4模擬與試驗(yàn)滯回曲線對比】在骨架曲線方面，有限元模擬得到的骨架曲線與試驗(yàn)骨架曲線的對比如圖5所示。從圖中可以看出，模擬骨架曲線與試驗(yàn)骨架曲線在上升段和峰值點(diǎn)附近較為接近，表明有限元模型能夠較好地預(yù)測節(jié)點(diǎn)的初始剛度和峰值荷載。在峰值點(diǎn)之后，模擬骨架曲線的下降段相對試驗(yàn)骨架曲線較為平緩，這可能是因?yàn)樵谀M中，對節(jié)點(diǎn)破壞后的力學(xué)行為考慮不夠全面，沒有充分反映出節(jié)點(diǎn)在實(shí)際破壞過程中的復(fù)雜情況。試驗(yàn)中，節(jié)點(diǎn)破壞后，混凝土的損傷和剝落更為嚴(yán)重，型鋼的屈曲也更為明顯，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)的承載能力下降較快。而在有限元模擬中，雖然考慮了材料的非線性和幾何非線性，但對于一些局部的破壞細(xì)節(jié)和復(fù)雜的相互作用，可能無法完全準(zhǔn)確地模擬。然而，從整體上看，模擬骨架曲線與試驗(yàn)骨架曲線的一致性較好，說明有限元模型能夠有效地模擬節(jié)點(diǎn)在循環(huán)荷載作用下的骨架曲線特征，為節(jié)點(diǎn)性能的分析提供了有力的支持?！敬颂幉迦肽M與試驗(yàn)骨架曲線對比圖片，圖片標(biāo)題為：圖5模擬與試驗(yàn)骨架曲線對比】模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果存在差異的原因主要有以下幾點(diǎn)：一是材料性能的離散性，實(shí)際材料的性能存在一定的波動，而在有限元模擬中，采用的是材料的標(biāo)準(zhǔn)值或平均值，無法完全反映材料性能的實(shí)際變化。在混凝土強(qiáng)度方面，實(shí)際澆筑的混凝土強(qiáng)度可能存在一定的偏差，導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果不一致。二是施工誤差的影響，在試件制作和試驗(yàn)過程中，不可避免地會存在一些施工誤差，如鋼筋的位置偏差、混凝土的澆筑質(zhì)量等，這些誤差會影響節(jié)點(diǎn)的實(shí)際受力性能，而在有限元模擬中難以完全考慮。三是模型簡化和假設(shè)的局限性，有限元模型在建立過程中，對一些復(fù)雜的力學(xué)行為和相互作用進(jìn)行了簡化和假設(shè)，如型鋼與混凝土之間的粘結(jié)滑移關(guān)系、混凝土的微觀損傷機(jī)制等，這些簡化和假設(shè)可能與實(shí)際情況存在一定的差異，從而導(dǎo)致模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果存在偏差。通過將模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比分析，驗(yàn)證了有限元模型在模擬循環(huán)荷載作用下核心型鋼混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)性能方面的準(zhǔn)確性和可靠性。盡管模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果存在一定的差異，但總體上能夠較好地反映節(jié)點(diǎn)的力學(xué)性能和破壞特征。針對模擬與試驗(yàn)結(jié)果的差異，在后續(xù)的研究中，可以進(jìn)一步優(yōu)化有限元模型，考慮更多的影響因素，提高模擬的精度和可靠性。4.3參數(shù)分析利用已驗(yàn)證的有限元模型，通過改變軸壓比、混凝土強(qiáng)度、配箍率等參數(shù)，深入開展模擬分析，旨在探究各參數(shù)對節(jié)點(diǎn)性能的具體影響規(guī)律，為節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù)。在軸壓比方面，將軸壓比分別設(shè)置為0.2、0.4、0.6進(jìn)行模擬。結(jié)果表明，隨著軸壓比的增大，節(jié)點(diǎn)的初始剛度有所提高。軸壓比為0.6時，節(jié)點(diǎn)在加載初期的荷載-位移曲線斜率明顯大于軸壓比為0.2時的情況，這是因?yàn)檩^高的軸壓比使節(jié)點(diǎn)核心區(qū)混凝土處于更有利的受力狀態(tài)，提高了其抗壓能力。然而，軸壓比的增大也導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)的延性顯著降低。在模擬中，軸壓比為0.6的節(jié)點(diǎn)在達(dá)到峰值荷載后，荷載下降迅速，極限位移明顯減小。軸壓比的增大還會使節(jié)點(diǎn)的耗能能力先增加后減小。在軸壓比從0.2增加到0.4時，節(jié)點(diǎn)的滯回曲線面積有所增大，表明耗能能力增強(qiáng)；但當(dāng)軸壓比繼續(xù)增大到0.6時，由于混凝土的脆性破壞趨勢加劇，耗能能力反而下降。軸壓比的增大對節(jié)點(diǎn)的破壞模式也有影響，軸壓比越大，節(jié)點(diǎn)越容易發(fā)生剪切破壞，這是由于軸壓力的增加使得節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的剪應(yīng)力增大，導(dǎo)致混凝土更容易在剪應(yīng)力作用下開裂和剝落。在混凝土強(qiáng)度方面，選取混凝土強(qiáng)度等級為C30、C40、C50進(jìn)行模擬。模擬結(jié)果顯示，混凝土強(qiáng)度等級的提高顯著提升了節(jié)點(diǎn)的承載能力。當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級從C30提高到C50時，節(jié)點(diǎn)的極限荷載明顯增加，這是因?yàn)楦邚?qiáng)度混凝土具有更高的抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，能夠更好地承擔(dān)荷載。混凝土強(qiáng)度等級的提高對節(jié)點(diǎn)的初始剛度也有明顯的提升作用。在加載初期，C50混凝土節(jié)點(diǎn)的荷載-位移曲線斜率大于C30混凝土節(jié)點(diǎn)，表明其初始剛度更大。然而，混凝土強(qiáng)度等級對節(jié)點(diǎn)的延性影響較小。雖然C50混凝土節(jié)點(diǎn)的極限荷載和初始剛度較高，但延性系數(shù)與C30混凝土節(jié)點(diǎn)相差不大。在耗能能力方面，隨著混凝土強(qiáng)度等級的提高，節(jié)點(diǎn)的耗能能力略有增加，這是由于高強(qiáng)度混凝土在受力過程中能夠消耗更多的能量，但這種增加幅度相對較小。在配箍率方面，設(shè)置配箍率分別為0.5%、1.0%、1.5%進(jìn)行模擬。模擬結(jié)果表明，配箍率的提高有效增強(qiáng)了節(jié)點(diǎn)的延性。配箍率為1.5%的節(jié)點(diǎn)極限位移明顯大于配箍率為0.5%的節(jié)點(diǎn)，延性系數(shù)也顯著增大。這是因?yàn)楣拷钅軌蚣s束混凝土，延緩混凝土的開裂和剝落，使節(jié)點(diǎn)在破壞前能夠產(chǎn)生更大的變形。配箍率的提高還顯著提升了節(jié)點(diǎn)的耗能能力。隨著配箍率的增加，節(jié)點(diǎn)的滯回曲線面積明顯增大，表明在循環(huán)荷載作用下，高配箍率節(jié)點(diǎn)能夠消耗更多的能量。在節(jié)點(diǎn)的剛度方面，配箍率對節(jié)點(diǎn)的初始剛度影響較小，但在加載后期，配箍率高的節(jié)點(diǎn)剛度退化較慢。這是因?yàn)楣拷畹募s束作用能夠減少混凝土的損傷，維持節(jié)點(diǎn)的整體剛度。配箍率的提高還能改善節(jié)點(diǎn)的破壞模式，使節(jié)點(diǎn)在破壞時呈現(xiàn)出更具延性的破壞特征，減少脆性破壞的風(fēng)險(xiǎn)。通過對軸壓比、混凝土強(qiáng)度、配箍率等參數(shù)的模擬分析，明確了各參數(shù)對核心型鋼混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)性能的影響規(guī)律。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)具體的工程需求和結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，合理選擇這些參數(shù)，以優(yōu)化節(jié)點(diǎn)性能，提高結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性。對于承受較大豎向荷載且對結(jié)構(gòu)剛度要求較高的建筑，可適當(dāng)提高軸壓比，但需注意控制軸壓比的范圍，以保證節(jié)點(diǎn)具有足夠的延性；在對結(jié)構(gòu)承載能力和剛度有較高要求時，可選用較高強(qiáng)度等級的混凝土；為提高節(jié)點(diǎn)的延性和耗能能力，應(yīng)合理增加配箍率。五、受力機(jī)理分析5.1節(jié)點(diǎn)核心區(qū)應(yīng)力分布在循環(huán)荷載作用下，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)呈現(xiàn)出復(fù)雜的應(yīng)力分布狀態(tài)，深入剖析其規(guī)律以及型鋼、混凝土、鋼筋之間的應(yīng)力傳遞機(jī)制，對于全面理解節(jié)點(diǎn)的力學(xué)性能和破壞機(jī)理至關(guān)重要。在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)，應(yīng)力分布受到多種因素的綜合影響。從應(yīng)力分布規(guī)律來看，在循環(huán)荷載初期，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)主要承受壓應(yīng)力和剪應(yīng)力。隨著荷載幅值的增加，剪應(yīng)力逐漸增大，在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)形成斜向的主應(yīng)力跡線。當(dāng)剪應(yīng)力達(dá)到一定程度時，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的混凝土開始出現(xiàn)斜裂縫，裂縫方向與主拉應(yīng)力方向垂直。在試驗(yàn)中，通過在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)粘貼應(yīng)變片，可以清晰地觀察到應(yīng)力分布的變化情況。在軸壓比為[具體軸壓比值1]的試件中，在加載初期，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的混凝土處于三向受壓狀態(tài)，壓應(yīng)力分布較為均勻；隨著荷載的增加，剪應(yīng)力逐漸增大，在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的對角線方向出現(xiàn)較大的拉應(yīng)力，導(dǎo)致混凝土開裂，形成斜裂縫。型鋼在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的應(yīng)力分布也呈現(xiàn)出一定的特點(diǎn)。型鋼翼緣主要承受軸向力和彎曲應(yīng)力，在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的受力過程中，翼緣的應(yīng)力變化較為明顯。在加載初期，翼緣的應(yīng)力隨著荷載的增加而線性增長；當(dāng)節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的混凝土出現(xiàn)裂縫后，型鋼翼緣的應(yīng)力增長速度加快，承擔(dān)了更多的荷載。在試件破壞階段，型鋼翼緣可能會出現(xiàn)局部屈曲，導(dǎo)致應(yīng)力分布不均勻。通過有限元模擬分析，可以更直觀地觀察到型鋼翼緣在不同加載階段的應(yīng)力分布情況。在模擬中，當(dāng)節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的混凝土開裂后，型鋼翼緣與混凝土之間的粘結(jié)力下降，型鋼翼緣的應(yīng)力集中現(xiàn)象加劇，在翼緣與腹板的交界處出現(xiàn)較大的應(yīng)力。型鋼腹板主要承受剪應(yīng)力，在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的抗剪過程中發(fā)揮著重要作用。在循環(huán)荷載作用下，腹板的剪應(yīng)力分布呈現(xiàn)出中間大、兩端小的特點(diǎn)。隨著荷載的增加，腹板的剪應(yīng)力逐漸增大，當(dāng)剪應(yīng)力超過腹板的抗剪強(qiáng)度時，腹板可能會發(fā)生剪切破壞。在試驗(yàn)中，通過觀察型鋼腹板的變形和裂縫情況，可以判斷腹板的受力狀態(tài)。在一些試件中，當(dāng)腹板出現(xiàn)斜向裂縫時，表明腹板已經(jīng)承受了較大的剪應(yīng)力，其抗剪能力逐漸降低?；炷猎诠?jié)點(diǎn)核心區(qū)的應(yīng)力分布與裂縫的發(fā)展密切相關(guān)。在加載初期，混凝土主要承受壓應(yīng)力，應(yīng)力分布較為均勻。隨著荷載的增加，混凝土內(nèi)部的微裂縫逐漸發(fā)展，導(dǎo)致混凝土的應(yīng)力分布發(fā)生變化。當(dāng)混凝土出現(xiàn)宏觀裂縫后，裂縫附近的混凝土應(yīng)力集中現(xiàn)象明顯，應(yīng)力分布不均勻。在裂縫區(qū)域，混凝土的拉應(yīng)力較大，容易導(dǎo)致混凝土的剝落和損傷。通過在混凝土表面粘貼應(yīng)變片，可以監(jiān)測混凝土在加載過程中的應(yīng)力變化情況。在軸壓比為[具體軸壓比值3]的試件中，當(dāng)混凝土出現(xiàn)裂縫后，裂縫附近的應(yīng)變片測量得到的拉應(yīng)力明顯增大，表明混凝土在裂縫區(qū)域的受力狀態(tài)發(fā)生了顯著變化。鋼筋在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的應(yīng)力分布主要受到混凝土和型鋼的影響。在加載初期，鋼筋的應(yīng)力較小，主要起到輔助受力的作用。隨著荷載的增加，混凝土出現(xiàn)裂縫后，鋼筋的應(yīng)力逐漸增大，承擔(dān)了一部分荷載。在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)，鋼筋與混凝土之間存在粘結(jié)力，通過粘結(jié)力的作用，鋼筋能夠有效地傳遞應(yīng)力。在試驗(yàn)中，通過測量鋼筋的應(yīng)變，可以了解鋼筋的應(yīng)力分布情況。在梁端鋼筋錨固區(qū)，鋼筋的應(yīng)變隨著荷載的增加而增大，表明鋼筋在該區(qū)域承擔(dān)了較大的拉力。型鋼、混凝土、鋼筋之間的應(yīng)力傳遞機(jī)制是一個復(fù)雜的過程。在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)，型鋼與混凝土之間通過粘結(jié)力和摩擦力進(jìn)行應(yīng)力傳遞。在加載初期，型鋼與混凝土之間的粘結(jié)力較強(qiáng)，能夠有效地傳遞應(yīng)力，兩者協(xié)同工作。隨著荷載的增加，混凝土出現(xiàn)裂縫，型鋼與混凝土之間的粘結(jié)力逐漸下降，摩擦力的作用逐漸增強(qiáng)。當(dāng)粘結(jié)力完全喪失后，型鋼與混凝土之間主要通過摩擦力傳遞應(yīng)力。在試驗(yàn)中，通過觀察型鋼與混凝土之間的相對滑移情況，可以了解兩者之間的應(yīng)力傳遞機(jī)制。在一些試件中，當(dāng)混凝土出現(xiàn)裂縫后，型鋼與混凝土之間出現(xiàn)了明顯的相對滑移，表明兩者之間的粘結(jié)力已經(jīng)受到了破壞，應(yīng)力傳遞主要依靠摩擦力。鋼筋與混凝土之間通過粘結(jié)力傳遞應(yīng)力，鋼筋的錨固長度和粘結(jié)強(qiáng)度對鋼筋的應(yīng)力傳遞效果有重要影響。在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)，鋼筋的錨固長度不足或粘結(jié)強(qiáng)度較低時，容易導(dǎo)致鋼筋的錨固失效，影響應(yīng)力傳遞。在設(shè)計(jì)和施工過程中，需要保證鋼筋的錨固長度符合規(guī)范要求，提高鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度。在實(shí)際工程中，為了增強(qiáng)鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力，可以采取一些措施，如在鋼筋表面刻痕、增加鋼筋的錨固長度、采用粘結(jié)劑等。型鋼與鋼筋之間通過混凝土的約束作用間接傳遞應(yīng)力。在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)，混凝土將型鋼和鋼筋包裹在一起，通過混凝土的約束作用，型鋼和鋼筋能夠協(xié)同工作，共同承擔(dān)荷載。在試驗(yàn)中，當(dāng)混凝土出現(xiàn)裂縫或剝落時，型鋼與鋼筋之間的協(xié)同工作能力會受到影響，導(dǎo)致應(yīng)力傳遞不均勻。在試件破壞階段，由于混凝土的損傷嚴(yán)重，型鋼與鋼筋之間的協(xié)同工作能力大幅下降，節(jié)點(diǎn)的承載能力也隨之降低。5.2節(jié)點(diǎn)抗剪性能在循環(huán)荷載作用下，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的抗剪性能是影響節(jié)點(diǎn)承載能力和結(jié)構(gòu)安全的關(guān)鍵因素。深入剖析節(jié)點(diǎn)抗剪受力機(jī)理，建立準(zhǔn)確的抗剪計(jì)算模型，對于節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)和分析具有重要意義。節(jié)點(diǎn)抗剪受力機(jī)理較為復(fù)雜，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)主要承受梁端傳來的剪力以及軸壓力的作用。在剪應(yīng)力的作用下，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的混凝土?xí)a(chǎn)生斜向的主拉應(yīng)力和主壓應(yīng)力。當(dāng)主拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時，混凝土就會出現(xiàn)斜裂縫。隨著荷載的增加，斜裂縫不斷發(fā)展，混凝土的抗剪能力逐漸降低。在節(jié)點(diǎn)抗剪過程中，型鋼、鋼筋和混凝土共同承擔(dān)剪力。型鋼腹板主要承受剪應(yīng)力，通過其自身的抗剪強(qiáng)度來抵抗剪力。鋼筋主要起到約束混凝土和增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)延性的作用，通過與混凝土之間的粘結(jié)力，將部分剪力傳遞給混凝土。混凝土則通過其抗壓強(qiáng)度和與型鋼、鋼筋之間的協(xié)同工作來承擔(dān)剪力。在試驗(yàn)中，當(dāng)節(jié)點(diǎn)核心區(qū)出現(xiàn)斜裂縫后，鋼筋的應(yīng)變明顯增大，表明鋼筋開始發(fā)揮約束混凝土和承擔(dān)剪力的作用。為了準(zhǔn)確計(jì)算節(jié)點(diǎn)的抗剪承載力，建立合理的抗剪計(jì)算模型至關(guān)重要。本文在考慮節(jié)點(diǎn)核心區(qū)混凝土的抗壓強(qiáng)度、型鋼腹板的抗剪強(qiáng)度、鋼筋的約束作用以及軸壓力影響的基礎(chǔ)上，建立了抗剪計(jì)算模型。在模型中，將節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的抗剪承載力分為混凝土抗剪承載力、型鋼腹板抗剪承載力和鋼筋抗剪承載力三部分?；炷量辜舫休d力根據(jù)混凝土的抗壓強(qiáng)度和節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的截面尺寸進(jìn)行計(jì)算，考慮了混凝土在剪應(yīng)力作用下的非線性行為。型鋼腹板抗剪承載力根據(jù)型鋼的抗剪強(qiáng)度和腹板的面積進(jìn)行計(jì)算，考慮了型鋼腹板在循環(huán)荷載作用下的屈曲和損傷。鋼筋抗剪承載力根據(jù)鋼筋的屈服強(qiáng)度和配筋率進(jìn)行計(jì)算，考慮了鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力和協(xié)同工作。同時，引入軸壓力影響系數(shù)，考慮軸壓力對節(jié)點(diǎn)抗剪承載力的影響。軸壓力在一定程度上可以提高節(jié)點(diǎn)核心區(qū)混凝土的抗剪能力，但當(dāng)軸壓力過大時，會導(dǎo)致混凝土的脆性增加，降低節(jié)點(diǎn)的延性。將抗剪計(jì)算模型的計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比，以驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性和可靠性。對比結(jié)果表明，計(jì)算模型的計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果基本吻合，能夠較好地預(yù)測節(jié)點(diǎn)的抗剪承載力。在軸壓比為[具體軸壓比值1]的試件中，計(jì)算模型得到的抗剪承載力與試驗(yàn)測得的抗剪承載力相對誤差在5%以內(nèi)。然而，計(jì)算結(jié)果也存在一定的誤差，這主要是由于計(jì)算模型在建立過程中對一些復(fù)雜因素進(jìn)行了簡化和假設(shè)。在實(shí)際節(jié)點(diǎn)中，型鋼與混凝土之間的粘結(jié)滑移、混凝土的微觀損傷機(jī)制等因素較為復(fù)雜，難以在計(jì)算模型中完全準(zhǔn)確地考慮。為了進(jìn)一步提高計(jì)算模型的精度，可以考慮采用更復(fù)雜的材料本構(gòu)模型和數(shù)值模擬方法，更加準(zhǔn)確地模擬節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的受力行為。還可以通過增加試驗(yàn)數(shù)據(jù)的數(shù)量和種類，對計(jì)算模型進(jìn)行進(jìn)一步的驗(yàn)證和優(yōu)化。5.3型鋼與混凝土協(xié)同工作性能在型鋼混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)中，型鋼與混凝土之間的協(xié)同工作性能對于節(jié)點(diǎn)的力學(xué)性能和整體結(jié)構(gòu)的可靠性至關(guān)重要。深入研究兩者之間的粘結(jié)滑移性能，分析其對節(jié)點(diǎn)性能的影響，并提出有效的改善措施，具有重要的理論和實(shí)踐意義。型鋼與混凝土之間的粘結(jié)力主要由化學(xué)膠著力、機(jī)械咬合力和摩阻力三部分組成。在加載初期，化學(xué)膠著力起主要作用，它是由于型鋼表面和混凝土中水泥凝膠體之間的化學(xué)吸附力而產(chǎn)生的。隨著荷載的增加，當(dāng)型鋼與混凝土之間出現(xiàn)相對滑動時，化學(xué)膠著力逐漸喪失，機(jī)械咬合力和摩阻力開始發(fā)揮主導(dǎo)作用。機(jī)械咬合力是由于型鋼表面的凹凸不平與混凝土之間的相互咬合而產(chǎn)生的，摩阻力則與型鋼和混凝土之間的摩擦系數(shù)以及垂直于接觸面的正壓力有關(guān)。通過推出試驗(yàn)可以研究型鋼與混凝土之間的粘結(jié)滑移性能。在推出試驗(yàn)中，隨著荷載的增加，型鋼與混凝土之間的相對滑移逐漸增大。當(dāng)荷載達(dá)到一定程度時，型鋼與混凝土之間的粘結(jié)力達(dá)到極限，開始出現(xiàn)滑移現(xiàn)象。在試驗(yàn)中，可以觀察到型鋼表面的混凝土出現(xiàn)裂縫和剝落，這表明粘結(jié)力的破壞。粘結(jié)滑移性能還與混凝土強(qiáng)度、保護(hù)層厚度、配箍率等因素有關(guān)?；炷翉?qiáng)度越高，粘結(jié)強(qiáng)度越大；保護(hù)層厚度越大，對型鋼的約束作用越強(qiáng)，粘結(jié)性能越好；配箍率越高，能夠有效地約束混凝土，延緩粘結(jié)破壞的發(fā)生。粘結(jié)滑移對節(jié)點(diǎn)性能有著顯著的影響。