【摘 要】
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由于传统混凝土材料抗拉强度低,变形能力差,节点、相邻梁柱端钢筋布置密集,该区域混凝土浇筑质量难以保证等原因,使得节点极易发生界面劈拉破坏或者剪切破坏、保护层剥落,混凝土框架结构梁端或柱端钢筋先达到屈服发生破坏,并导致在地震后结构产生较大的残余变形,相关功能难以恢复。工程用水泥基复合材料（ECC）,是一种新型的高性能纤维增强复合材料,具有优良的延性、微裂缝控制特性和能量吸收能力。为了提升梁柱节点抗震
【基金项目】
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广东省现代土木工程技术重点实验室（2021B1212040003）
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由于传统混凝土材料抗拉强度低,变形能力差,节点、相邻梁柱端钢筋布置密集,该区域混凝土浇筑质量难以保证等原因,使得节点极易发生界面劈拉破坏或者剪切破坏、保护层剥落,混凝土框架结构梁端或柱端钢筋先达到屈服发生破坏,并导致在地震后结构产生较大的残余变形,相关功能难以恢复。工程用水泥基复合材料（ECC）,是一种新型的高性能纤维增强复合材料,具有优良的延性、微裂缝控制特性和能量吸收能力。为了提升梁柱节点抗震性能和可修复性,本文研制了适用于节点区域的高延性ECC材料,对框架结构节点核心区、相邻梁柱端以及塑性铰区采用该ECC材料,梁端塑性铰区域采用“X”形纵筋的新型节点开展了抗震试验,结合数值分析,初步考察了该新型节点的抗震性能,以及梁端ECC长度和纵筋配筋率对其抗震性能的影响。本文主要工作及结论如下:1.对大掺量粉煤灰型ECC材料配比进行优化设计,并通过基本力学性能试验,考察了水胶比、龄期、尺寸效应、养护制度对ECC拉伸性能、压缩性能的影响。研究表明:（1）随着水胶比的降低,ECC的立方体抗压强度和抗拉强度呈现增加的趋势,极限拉伸应变和裂缝数量则有所降低,这种趋势会随龄期的增加而减弱。由于ECC配合比中粉煤灰掺量占胶凝材料70%,120天龄期立方体抗压强度较90天龄期增长了18.37%,较28天龄期增长了58.34%;（2）基于不同尺寸长龄期抗压强度试验的结果,建议在标准养护28d条件下70.7mm和100mm立方体抗压强度尺寸效应转换系数取为0.89,ECC棱柱体和立方体抗压强度的形状效应换算系数为0.91;（3）高温蒸汽养护有利于ECC抗压强度的提高。在70℃蒸汽养护8h条件下,ECC立方体抗压强度便可达到标准养护条件下28d立方体抗压强度的90%,可满足实际工程中预制构件的制备养护需求。随着蒸汽养护时间的增加,ECC的100mm和70.7mm立方体抗压强度尺寸效应、ECC棱柱体轴心抗压强度同立方体抗压强度的形状效应逐渐减弱。2.开展了1个钢筋混凝土梁柱节点、3个梁端塑性铰区采用ECC材料的ECC/RC组合梁柱节点的抗震试验,考察了梁端塑性铰区材料、塑性铰位置、装配形式对ECC/RC组合梁柱节点的抗震性能和可修复性的影响。研究表明:（1）与传统钢筋混凝土试件相比,梁柱端塑性铰区采用ECC材料的组合节点表现出明显多缝开裂的延性破坏特征,损伤程度低,峰值承载力提升了15.55%,延性、抗损伤能力以及耗能能力均有明显提升;（2）ECC组合节点试件在低周往复荷载作用下梁端塑性铰长度和变形能力均优于混凝土试件;（3）采用“X”纵筋形式配筋的ECC组合节点的梁端塑性铰转移至“X”纵筋的交汇点所在的截面,节点核心区以及靠近柱面的梁端裂缝数目和宽度都明显减少,可以保证节点关键区域的完整性,对减轻梁柱节点关键区域在地震作用下的破坏程度以及震后修复工作有重要作用。“X”形纵筋节点试件主要由“X”形区域的ECC来承担整个结构的荷载和变形,仍然表现为多缝开裂的延性破坏特征,节点承载能力可以达到更高配筋率的钢筋混凝土节点的效果;（4）本文提出的“T”形装配式节点形式是合理可行的,仍良好的承载能力、滞回特征、延性、耗能能力等抗震性能,峰值承载能力可达现浇试件的91.10%。3.基于有限元软件ABAQUS,建立了梁端塑性铰区采用ECC的梁柱节点的数值模型,考察了梁端ECC浇筑长度、纵向受拉钢筋配筋率对该类梁柱节点抗震性能的影响。研究表明:（1）在300mm到600mm内,梁端浇筑ECC的长度对节点的峰值荷载几乎没有影响,可以在覆盖塑性铰区域以及保证ECC与混凝土交界面的承载能力和变形能力的前提下适当减小,本文基于本文的抗震试验和有限元模拟结果建议梁柱节点梁端ECC浇筑长度可以为1.2倍至1.5倍梁高;（2）随着纵向受拉钢筋的配筋率增加,梁端塑性铰区采用ECC的梁柱节点在往复荷载作用下的延性降低,破坏区域更为集中,塑性变形能力降低。
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