張健新， 張 標(biāo)， 戎 賢， 丁傳林

(1.河北工業(yè)大學(xué) 土木與交通學(xué)院， 天津 300401; 2.河北省土木工程技術(shù)研究中心， 天津 300401)

在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，梁柱節(jié)點(diǎn)是傳遞梁柱之間荷載的關(guān)鍵構(gòu)件.為使框架結(jié)構(gòu)在地震荷載作用下具有充足的延性，混凝土規(guī)范規(guī)定結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)遵循“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”的設(shè)計原則.目前提高節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度的方法通常是在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)增加箍筋，但這同時又出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)區(qū)域配筋過密的問題，不利于混凝土的澆筑[1].高強(qiáng)鋼筋是一種經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的高性能鋼材，應(yīng)用高強(qiáng)鋼筋可提高梁柱節(jié)點(diǎn)的安全儲備，減輕節(jié)點(diǎn)區(qū)域配筋過密的問題[2-4]，傅健平等[5]提出隨著鋼筋強(qiáng)度等級的提高，框架梁端進(jìn)入塑性鉸階段會減緩，且梁端塑性鉸數(shù)量也會減少.高強(qiáng)鋼筋與普通混凝土結(jié)構(gòu)結(jié)合會使鋼筋的錨固性能降低[6-7]，不能完全發(fā)揮高強(qiáng)鋼筋的優(yōu)良性能，Hwang等[8]發(fā)現(xiàn)配置HRB600高強(qiáng)鋼筋會增大梁筋的滑移，所以探索一種與高強(qiáng)鋼筋相匹配的高性能混凝土是目前仍需解決的一個熱點(diǎn)問題.

鋼纖維混凝土是一種性能優(yōu)良的混凝土[9-11]，將鋼纖維加入到混凝土中不僅提高了混凝土的整體性，同時也提高了混凝土的抗拉強(qiáng)度和與鋼筋之間的黏結(jié)性能，在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)應(yīng)用鋼纖維混凝土，也能減少節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的配箍量，削弱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的破壞[12-13].鞠彥忠等[14]進(jìn)行了24個鋼纖維活性粉末混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)的試驗研究，研究了鋼纖維活性粉末混凝土的抗裂影響因素.王德弘等[15]進(jìn)行了8個鋼纖維活性粉末混凝土梁柱中節(jié)點(diǎn)的試驗研究.Abbas等[16]利用ABAQUS軟件探究了鋼纖維混凝土對節(jié)點(diǎn)抗震性能的改善效果.以上研究主要單獨(dú)集中在高強(qiáng)鋼筋或鋼纖維混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)方面，尚未發(fā)現(xiàn)采用鋼纖維混凝土整體增強(qiáng)配置HRB600鋼筋的梁柱節(jié)點(diǎn).本文對應(yīng)用HRB600高強(qiáng)鋼筋和鋼纖維混凝土整體/局部增強(qiáng)的梁柱節(jié)點(diǎn)(6個梁柱中節(jié)點(diǎn)、4個梁柱邊節(jié)點(diǎn))進(jìn)行低周往復(fù)試驗，分析了各試件的破壞形態(tài)、滯回性能、延性性能、耗能能力、累積損傷，對比分析了采用中國規(guī)范GB 50011—2010和美國規(guī)范ACI 352—02計算梁柱節(jié)點(diǎn)的受剪承載力，為HRB600高強(qiáng)鋼筋鋼纖維混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)的抗震性能研究提供參考.

1 試驗概況

1.1 構(gòu)件設(shè)計

本次試驗共設(shè)計和制作10個梁柱節(jié)點(diǎn)，包括6個中節(jié)點(diǎn)試件和4個邊節(jié)點(diǎn)試件.JZ1試件為HRB600高強(qiáng)鋼筋普通混凝土梁柱中節(jié)點(diǎn)，JZ2～JZ5試件為HRB600高強(qiáng)鋼筋鋼纖維整體增強(qiáng)梁柱中節(jié)點(diǎn)，JZ6試件為HRB600高強(qiáng)鋼筋鋼纖維關(guān)鍵區(qū)域局部增強(qiáng)混凝土梁柱中節(jié)點(diǎn)，其增強(qiáng)區(qū)域為節(jié)點(diǎn)核心區(qū)及向左右梁端延伸350 mm.JB1試件為HRB600高強(qiáng)鋼筋普通混凝土梁柱邊節(jié)點(diǎn)，JB2與JB3試件為HRB600高強(qiáng)鋼筋鋼纖維整體增強(qiáng)梁柱邊節(jié)點(diǎn).JZ4試件為HRB600高強(qiáng)鋼筋鋼纖維關(guān)鍵區(qū)域局部增強(qiáng)梁柱邊節(jié)點(diǎn)，其增強(qiáng)區(qū)域為節(jié)點(diǎn)核心區(qū)及向梁端延伸350 mm.各試件柱子的截面尺寸為350 mm×350 mm，梁的截面尺寸為250 mm×400 mm，試件高為2 800 mm，其中梁柱中節(jié)點(diǎn)試件長為3 550 mm，梁柱邊節(jié)點(diǎn)試件的長為1 950 mm，混凝土保護(hù)層厚度為25 mm.試驗的主要變量參數(shù)為軸壓比、剪壓比、配箍率、混凝土種類和鋼纖維混凝土的應(yīng)用范圍，試件尺寸及配筋如圖1所示，各試件參數(shù)如表1所示.

表1 各試件參數(shù)

1.2 材料力學(xué)性能

試驗所用普通混凝土強(qiáng)度等級為C55，實(shí)測抗壓強(qiáng)度平均值為55.60 MPa，鋼纖維混凝土的制備方式是將鋼纖維按體積比為1.2%的摻量加入，鋼纖維的長徑比為60，抗拉強(qiáng)度約為1 000 MPa，實(shí)測鋼纖維混凝土抗壓強(qiáng)度平均值為57.30 MPa.試件梁柱縱筋為HRB600鋼筋，箍筋為HRB400鋼筋，各鋼筋的實(shí)測力學(xué)性能如表2所示.

表2 鋼筋的實(shí)測力學(xué)性能平均值

1.3 加載裝置

本次試驗采用擬靜力加載方案，加載裝置如圖2所示.加載過程采用力和位移混合控制.試驗首先在柱頂采用豎向千斤頂施加恒定荷載，然后在梁端通過拉壓千斤頂施加往復(fù)荷載.在梁筋屈服之前采用力控制，每級循環(huán)1次，當(dāng)梁筋屈服后，試驗改為位移控制，每級循環(huán)3次，直至試件破壞.當(dāng)梁端荷載下降到峰值荷載的85%時，試驗停止.

2 試驗結(jié)果分析

2.1 試驗現(xiàn)象及破壞形態(tài)

各試件的最終破壞形態(tài)如圖3所示.在加載初期試件處于彈性階段，梁端首先出現(xiàn)彎曲裂縫.隨著加載的進(jìn)行，試件進(jìn)入彈塑性階段，核心區(qū)開始出現(xiàn)剪切裂縫，梁端裂縫持續(xù)擴(kuò)展，試件從塑性階段直到破壞，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)剪切裂縫不斷發(fā)展，部分試件核心區(qū)混凝土保護(hù)層剝落.

對比配置HRB600鋼筋鋼纖維整體增強(qiáng)梁柱中節(jié)點(diǎn)JZ2和JZ3試件可以發(fā)現(xiàn)，軸壓比較高的JZ3試件在破壞時的最大裂縫寬度小于軸壓比較小的JZ2試件，且核心區(qū)柱端裂縫相對較少，但梁柱交界處混凝土脫落量有所增加，表明在地震荷載作用下，增大軸壓比會增加梁柱交叉處混凝土破壞.與鋼纖維整體增強(qiáng)的HRB600鋼筋中節(jié)點(diǎn)JZ5試件和邊節(jié)點(diǎn)JB3試件相比，剪壓比較大的鋼纖維整體增強(qiáng)的HRB600鋼筋中節(jié)點(diǎn)JZ4試件和邊節(jié)點(diǎn)JB2試件呈現(xiàn)明顯的核心區(qū)剪切破壞特征，核心區(qū)混凝土保護(hù)層的剝落位置主要集中在主應(yīng)力線上.尤其是中節(jié)點(diǎn)JZ4試件，其剪壓比為0.273，是中節(jié)點(diǎn)JZ5試件的1.33倍，其核心區(qū)混凝土剝落量和最大裂縫寬度均大于剪壓比較小的JZ5試件，這表明當(dāng)剪壓比超過0.25后，會在一定程度上增加HRB600鋼筋鋼纖維混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)混凝土剝落，加大核心區(qū)裂縫寬度，對抗震不利.

相較于HRB600高強(qiáng)鋼筋普通混凝土梁柱中節(jié)點(diǎn)JZ1試件和HRB600高強(qiáng)鋼筋普通混凝土梁柱邊節(jié)點(diǎn)JB1試件，HRB600高強(qiáng)鋼筋鋼纖維整體增強(qiáng)梁柱中節(jié)點(diǎn)JZ2試件的破壞階段核心區(qū)交叉貫通裂縫數(shù)量比JZ1試件多60%，而相同加載工況下的裂縫寬度只有JZ1試件的50%左右，且在最終破壞階段，JZ2試件核心區(qū)幾乎無剝落，JZ1試件的核心區(qū)剝落量約占總面積的25%.HRB600高強(qiáng)鋼筋鋼纖維整體增強(qiáng)梁柱邊節(jié)點(diǎn)JB3試件與普通混凝土JB1試件相比具有相似的破壞特征，均出現(xiàn)裂縫增多、寬度降低的現(xiàn)象，且在破壞階段，JB3試件的混凝土剝落量僅為JB1試件的10%左右，表明無序分布的鋼纖維能夠有效抑制核心區(qū)裂縫的開展，使混凝土內(nèi)的拉應(yīng)力分布更為均勻，破壞時開裂路徑多但斜裂縫寬度小，能夠細(xì)化混凝土裂縫，顯著提高試件混凝土的抗剝落效果，進(jìn)而顯著改善試件的破壞形態(tài).與HRB600高強(qiáng)鋼筋鋼纖維混凝土關(guān)鍵區(qū)域局部增強(qiáng)梁柱中節(jié)點(diǎn)JZ6試件和HRB600高強(qiáng)鋼筋鋼纖維關(guān)鍵區(qū)域局部增強(qiáng)梁柱邊節(jié)點(diǎn)JB4試件相比，鋼纖維整體增強(qiáng)的JZ2和JB3試件的破壞過程與前者基本相同，但JZ6試件和JB4試件的核心區(qū)裂縫數(shù)量更多，混凝土剝落量稍多，主要集中在核心區(qū)主應(yīng)力線上，因此從破壞形態(tài)和施工便易性上考慮，認(rèn)為鋼纖維整體增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)試件更有優(yōu)勢.

2.2 滯回性能

根據(jù)梁端實(shí)測的試驗數(shù)據(jù)，各試件的荷載-位移滯回曲線如圖4所示.各試件滯回曲線在加載正反方向基本對稱，彈性階段滯回曲線呈線性分布，彈塑性階段，滯回曲線呈“梭形”分布；塑性到破壞階段，滯回曲線出現(xiàn)捏攏現(xiàn)象，此時滯回環(huán)面積最大，耗能最大.

對比JZ2和JZ3試件，在軸壓比較大的HRB600高強(qiáng)鋼筋鋼纖維整體增強(qiáng)梁柱中節(jié)點(diǎn)JZ3試件的滯回曲線循環(huán)次數(shù)更少，承載力下降更快，耗能更小.對比中節(jié)點(diǎn)JZ4，JZ5試件和邊節(jié)點(diǎn)JB2，JB3試件，剪壓比較大的中節(jié)點(diǎn)JZ4試件和邊節(jié)點(diǎn)JB2試件的極限承載力更高，而滯回環(huán)面積減小，滯回環(huán)的捏縮現(xiàn)象更加嚴(yán)重，這主要是由于JZ4和JB2試件發(fā)生了明顯剪切破壞所致.與普通混凝土JZ1和JB1試件相比，HRB600高強(qiáng)鋼筋鋼纖維增強(qiáng)的梁柱中節(jié)點(diǎn)JZ2，JZ6試件和HRB600高強(qiáng)鋼筋鋼纖維增強(qiáng)的梁柱邊節(jié)點(diǎn)JB3，JB4試件的滯回曲線更加飽滿，屈服荷載、極限荷載和破壞位移均有提高，尤其對邊節(jié)點(diǎn)試件的滯回效應(yīng)改善明顯.與關(guān)鍵區(qū)域局部增強(qiáng)混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)JZ6和JB4試件相比，在軸壓比和剪壓比等條件不變的情況下，鋼纖維整體增強(qiáng)中節(jié)點(diǎn)JZ2試件滯回性能稍有改善，同時鋼纖維整體增強(qiáng)的邊節(jié)點(diǎn)JB3試件極限承載力明顯提高，且耗能增加明顯.

2.3 延性性能

各試件的延性性能一般采用延性系數(shù)進(jìn)行評價.試件的位移及延性系數(shù)如表3所示，其中延性系數(shù)的定義為破壞位移與屈服位移之比.

相比于JZ3試件，軸壓比較低的JZ2試件的屈服位移、破壞位移及延性系數(shù)平均值分別比JZ3試件高7.4%，19.4%和11.2%，這表明增大試件的軸壓比，會降低試件的變形能力.對比JZ4，JZ5試件和JB2，JB3試件可以看出，JZ4，JB2試件的剪壓比分別比JZ5，JB3試件高33.2%和16.7%；中節(jié)點(diǎn)JZ4試件的開裂位移和延性系數(shù)平均值分別比JZ5試件低14.6%和2.7%，而屈服位移和破壞位移平均值分別比JZ5高15.6%和11.1%；邊節(jié)點(diǎn)JB2試件的開裂、屈服和破壞位移及延性系數(shù)平均值分別比JB3低14.7%，10.0%，12.6%和4.2%，表明增大剪壓比會加重節(jié)點(diǎn)核心區(qū)混凝土的破壞程度，從而降低試件的延性性能.

普通混凝土梁柱中節(jié)點(diǎn)JZ1試件與邊節(jié)點(diǎn)試件JB1試件相比，HRB600高強(qiáng)鋼筋鋼纖維整體增強(qiáng)梁柱中節(jié)點(diǎn)JZ2試件的開裂位移、破壞位移和延性系數(shù)平均值分別比JZ1試件高40.5%，17.2%和10.3%；HRB600高強(qiáng)鋼筋鋼纖維整體增強(qiáng)梁柱邊節(jié)點(diǎn)JB3試件的開裂、破壞位移和延性系數(shù)平均值分別比JB1試件高19.4%，11.1%和8.0%.說明鋼纖維混凝土能顯著提高試件的開裂位移、破壞位移和延性系數(shù)，主要是因為鋼纖維的橋接作用能有效抑制核心區(qū)裂縫的開展，同時無序分布的鋼纖維使混凝土內(nèi)的拉應(yīng)力分布更為均勻，破壞時開裂路徑多但斜裂縫寬度小，從而有效增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)核心區(qū)混凝土的整體性.對比中節(jié)點(diǎn)JZ2，JZ6試件和邊節(jié)點(diǎn)JB3，JB4試件的位移延性系數(shù)(表1)可知，鋼纖維整體增強(qiáng)與關(guān)鍵區(qū)域局部增強(qiáng)試件的延性性能和變形能力區(qū)別不明顯.

表3 試件的位移及延性系數(shù)

2.4 骨架曲線

骨架曲線繪制方式是將滯回曲線的各滯回環(huán)正負(fù)頂點(diǎn)坐標(biāo)通過平滑的曲線相連，各試件的骨架曲線如圖5所示.

通過對比HRB600高強(qiáng)鋼筋梁柱中節(jié)點(diǎn)和邊節(jié)點(diǎn)骨架曲線發(fā)現(xiàn)，鋼纖維增強(qiáng)試件的骨架曲線更加飽滿，試件初始剛度、承載力更高，屈服后試件的強(qiáng)度下降更緩，平臺段更長，展現(xiàn)出更強(qiáng)的延性和耗能.相較于鋼纖維整體增強(qiáng)的試件，普通混凝土JZ1和JB1試件承載能力偏弱，試件達(dá)到峰值荷載后承載力下降較快，且試件骨架曲線的初始剛度較低，在邊節(jié)點(diǎn)試件中尤為明顯，這主要是因為普通混凝土不能很好地控制混凝土的損傷，應(yīng)用普通混凝土不會使HRB600高強(qiáng)鋼筋的性能得到充分發(fā)揮.整體來看，HRB600高強(qiáng)鋼筋鋼纖維整體增強(qiáng)的梁柱中節(jié)點(diǎn)JZ4試件和HRB600高強(qiáng)鋼筋鋼纖維整體增強(qiáng)的梁柱邊節(jié)點(diǎn)JB2試件的初始剛度、承載力最高，但是峰值荷載后其承載力下降較快，破壞位移降低，表明隨著剪壓比的增大，試件的承載能力增加，變形能力降低；同時其節(jié)點(diǎn)核心區(qū)破壞較為嚴(yán)重，從而其累積耗能較大.

2.5 剛度退化

試件的剛度退化是衡量節(jié)點(diǎn)抗震能力的另一個重要指標(biāo)，各試件的剛度退化曲線如圖6所示.

對比梁柱中節(jié)點(diǎn)JZ2，JZ3試件，軸壓比較高的JZ3試件剛度退化率顯著高于JZ2試件，這主要是由于隨著軸壓比的增加，往復(fù)加載下核心區(qū)混凝土損傷加重，出現(xiàn)剛度退化過快的情況.對比梁柱中節(jié)點(diǎn)JZ4，JZ5試件和梁柱邊節(jié)點(diǎn)JB2，JB3試件，剪壓比較小的JZ5和JB3試件的剛度退化率顯著小于JZ4和JB2試件，表明增大剪壓比，試件承載力雖稍有提高，但剛度退化速率會顯著增加.對比中節(jié)點(diǎn)JZ1，JZ2試件和邊節(jié)點(diǎn)JB1，JB3試件，鋼纖維整體增強(qiáng)JZ2，JB3試件的剛度退化率均低于普通混凝土JZ1，JB1試件，這說明應(yīng)用鋼纖維混凝土能夠增強(qiáng)混凝土的整體性，減緩裂縫的發(fā)展，進(jìn)而緩解剛度退化.對比中節(jié)點(diǎn)試件JZ2，JZ6和邊節(jié)點(diǎn)JB3，JB4試件，鋼纖維整體增強(qiáng)梁柱中節(jié)點(diǎn)JZ2試件的剛度退化率低于關(guān)鍵區(qū)域局部增強(qiáng)混凝土梁柱中節(jié)點(diǎn)JZ6試件，鋼纖維整體增強(qiáng)的邊節(jié)點(diǎn)JB3試件與鋼纖維關(guān)鍵區(qū)域局部增強(qiáng)梁柱邊節(jié)點(diǎn)JB4試件剛度退化率在加載初期和加載后期相差不明顯，在加載中期鋼纖維整體增強(qiáng)的剛度退化率較小，剛度退化較為緩慢，這說明鋼纖維整體增強(qiáng)在減緩節(jié)點(diǎn)的剛度退化方面優(yōu)于關(guān)鍵區(qū)域局部增強(qiáng)的節(jié)點(diǎn).

2.6 耗能能力

試件的耗能可以通過累積耗能曲線進(jìn)行評價，試件在某點(diǎn)的累積耗能為從試驗開始到該點(diǎn)所有滯回環(huán)面積之和，各試件的累積耗能曲線如圖7所示.

對比分析JZ2和JZ3試件可知，相同位移條件下，軸壓比較小的JZ2試件的耗能高于JZ3試件，這表明減小試件軸壓比會增加耗能.對比JZ4，JZ5試件和JB2，JB3試件可知，中節(jié)點(diǎn)JZ4，JZ5試件的加載初期累積耗能曲線基本重合，但由于JZ4試件剪壓比較高，所以梁端配筋量增加，最終導(dǎo)致耗能增加、破壞加重.相同位移條件下，剪壓比較小的JB3試件的耗能小于JB2試件，這是因為剪壓比增加，導(dǎo)致相同位移階段試件損傷加重；但最終耗能JB3大于JB2，這主要是由于剪壓比降低，破壞位移增大，試件循環(huán)加載次數(shù)增加，耗能增加.對比JZ1，JZ2試件和JB1，JB3試件，JZ2試件的耗能明顯高于JZ1試件，JB3試件的耗能明顯高于JB1試件，這表明應(yīng)用鋼纖維整體增強(qiáng)試件可以顯著提高梁柱節(jié)點(diǎn)的耗能.對比JZ2，JZ6試件和JB3，JB4試件，在位移相同的條件下，鋼纖維整體增強(qiáng)JZ2，JB3試件的累積能量耗散分別大于關(guān)鍵區(qū)域局部增強(qiáng)JZ6，JB4試件，且最終能量耗散JB3大于JB4試件，這說明鋼纖維整體增強(qiáng)試件的耗能大于關(guān)鍵區(qū)域局部增強(qiáng)試件的耗能，以及提高鋼纖維混凝土的應(yīng)用范圍會增加試件的能量耗散.

2.7 累積損傷

各試件在試驗的不同階段，剛度退化和耗能主要通過試件的累積損傷指標(biāo)評價，各試件的累積損傷指標(biāo)如表4所示.

表4 試件累積損傷指標(biāo)

對比中節(jié)點(diǎn)JZ2，JZ3試件，軸壓比較高的JZ3試件開裂階段的累積損傷指標(biāo)比JZ2試件高15.0%，破壞節(jié)點(diǎn)高1.2%.與中節(jié)點(diǎn)JZ5試件相比，在開裂、屈服和破壞階段，剪壓比較高的JZ4試件的累積損傷指標(biāo)分別比JZ5高37.2%，2.7%和0.8%，與邊節(jié)點(diǎn)JB3試件相比，剪壓比較高的JB2試件的各個階段累積損傷指標(biāo)分別比JB3高1.1%，17.7%，9.0%和0.3%，表明增大剪壓比，增加梁端縱向鋼筋的配筋量會使節(jié)點(diǎn)核心區(qū)剪力增加，加重節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的剪切破壞，從而導(dǎo)致試件的累積損傷指標(biāo)增加.相比于鋼纖維整體增強(qiáng)的JZ2，JB3試件，在開裂、屈服、極限和破壞階段，普通混凝土JZ1試件的累積損傷指標(biāo)分別比JZ2高23.2%，1.6%，0.6%和0.9%，普通混凝土JB1試件的累積損傷指標(biāo)分別比JB3高6.7%，14.9%，10.4%和2.4%，這主要是由于鋼纖維減小了試件的裂縫寬度，增強(qiáng)了混凝土在開裂后的整體性，減緩了試件的累積損傷.對比JZ2，JZ6試件和JB3，JB4試件，關(guān)鍵區(qū)域局部增強(qiáng)混凝土梁柱中節(jié)點(diǎn)JZ6試件在開裂階段的累積損傷指標(biāo)比JZ2試件高16.9%，而邊節(jié)點(diǎn)JB3比JB4試件開裂階段的累積損傷指標(biāo)稍高，其他階段相差不明顯，主要是因為鋼纖維能夠很好地限制裂縫的開展.

3 節(jié)點(diǎn)剪力承載力

利用梁端擬靜力作動器讀取正負(fù)梁端荷載極限值，依據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》 (GB 50011—2010)[17]中節(jié)點(diǎn)核心區(qū)剪力計算公式計算出核心區(qū)剪力試驗值Vt，Vc,GB和Vc,ACI，分別為根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB 50011—2010)和美國ACI 352—02[18]給出的節(jié)點(diǎn)核心區(qū)剪力設(shè)計值計算得到的理論值，見表5.本次試驗主要探究了軸壓比、剪壓比、混凝土種類及鋼纖維混凝土應(yīng)用范圍對梁柱節(jié)點(diǎn)抗震性能的影響.為了削弱混凝土因?qū)嶋H強(qiáng)度不同導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)核心區(qū)承載力的影響，將試驗值Vt除以混凝土實(shí)際強(qiáng)度fc與核心區(qū)有效面積bjhj的乘積，可得表示試件核心區(qū)單位面積受剪承載力數(shù)值的剪壓比Vt/(fcbjhj).

由表5的試驗和計算的數(shù)據(jù)可知，軸壓比較大的HRB600高強(qiáng)鋼筋鋼纖維整體增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)JZ3試件與軸壓比較小的HRB600高強(qiáng)鋼筋鋼纖維整體增強(qiáng)的節(jié)點(diǎn)JZ2試件相比，無論是核心區(qū)剪力試驗值和剪壓比均基本相同，僅規(guī)范設(shè)計值Vc,GB存在些許差異，這說明在一定的范圍內(nèi)提高HRB600高強(qiáng)鋼筋鋼纖維混凝土節(jié)點(diǎn)試件軸壓比并不能顯著增加節(jié)點(diǎn)核心區(qū)混凝土的受剪承載力.

當(dāng)節(jié)點(diǎn)核心區(qū)配箍率一定時，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的受剪承載力和核心區(qū)剪壓比隨梁端縱筋的增加而增大.中節(jié)點(diǎn)JZ4，JZ5試件的配箍率相同，邊節(jié)點(diǎn)JB2，JB3試件的配箍率也相同，而JZ4，JB2試件的梁縱筋截面積分別比JZ5，JB3試件高33.3%和16.7%，中節(jié)點(diǎn)JZ4的核心區(qū)剪力試驗值和剪壓比分別比JZ5的高7.7%和8.0%，邊節(jié)點(diǎn)JB2的核心區(qū)剪力試驗值和剪壓比分別比JB3的高6.8%和6.8%，表明節(jié)點(diǎn)核心區(qū)剪力不僅可以由核心區(qū)箍筋和混凝土承擔(dān)，梁端的貫穿縱筋也對核心區(qū)抗剪有著積極的提升作用.

鋼纖維可以分擔(dān)混凝土部分剪應(yīng)力，提高混凝土的抗剪作用，用鋼纖維混凝土制作梁柱節(jié)點(diǎn)可以提高節(jié)點(diǎn)核心區(qū)抗剪效果.HRB600高強(qiáng)鋼筋普通混凝土梁柱邊節(jié)點(diǎn)JZ1試件和HRB600高強(qiáng)鋼筋鋼纖維整體增強(qiáng)梁柱邊節(jié)點(diǎn)JZ2試件相比，JZ2比JZ1在核心區(qū)剪力試驗值高3.3%.HRB600高強(qiáng)鋼筋普通混凝土梁柱邊節(jié)點(diǎn)JB1試件和HRB600高強(qiáng)鋼筋鋼纖維整體增強(qiáng)梁柱邊節(jié)點(diǎn)JB3試件相比，JB3的核心區(qū)剪力試驗值比JB1高8.0%，剪壓比高4.7%.鋼纖維混凝土整體增強(qiáng)HRB600高強(qiáng)鋼筋JZ2試件與鋼纖維混凝土關(guān)鍵區(qū)域局部增強(qiáng)的JZ6試件相比，剪力試驗值和剪壓比幾乎相同，表明鋼纖維混凝土應(yīng)用范圍對中節(jié)點(diǎn)核心區(qū)抗剪影響可以忽略不計.而鋼纖維混凝土整體增強(qiáng)HRB600鋼筋JB3試件比鋼纖維混凝土關(guān)鍵區(qū)域局部增強(qiáng)的JB4的剪力試驗值高約7.9%.

基于鋼纖維混凝土和鋼材的材性試驗，依據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB 50011—2010)和美國ACI 352—02規(guī)范，分別得出各試件的規(guī)范計算值(見表5)，除邊節(jié)點(diǎn)JB1和JB4試件外，其他試件的受剪承載力試驗值均大于《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB 50011—2010)公式計算值，所有試件受剪承載力試驗值均大于美國ACI 352—02公式計算值，受剪承載力試驗值是中國規(guī)范公式計算值的1.11倍，是美國ACI公式計算值的1.21倍，與美國規(guī)范相比中國規(guī)范的核心區(qū)剪力的計算值更加準(zhǔn)確，相應(yīng)的富余度更小.除JZ4，JZ5試件外，中國規(guī)范的核心區(qū)剪力計算值均大于美國ACI規(guī)范計算值，這主要是因為《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB 50011—2010)公式考慮了核心區(qū)箍筋作用，因此在核心區(qū)配筋較少的試件中，中國規(guī)范計算更為保守，而美國規(guī)范不考慮箍筋作用，增大核心區(qū)箍筋不會提高核心區(qū)抗剪計算結(jié)果，加大核心區(qū)箍筋配筋率會使得中國規(guī)范計算值顯著提高，富余度較小，可能偏于不安全.在中節(jié)點(diǎn)試件中，平均核心區(qū)受剪承載力試驗值是《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB 50011—2010)公式計算值的1.16倍，是美國ACI規(guī)范的1.14倍，兩者相差不多；而在核心區(qū)配箍較密的邊節(jié)點(diǎn)試件中，平均核心區(qū)受剪承載力試驗值是《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB 50011—2010)公式計算值的1.03倍，是美國ACI規(guī)范的1.32倍，且存在中國規(guī)范試驗值小于計算值的情況.這說明邊節(jié)點(diǎn)核心區(qū)配箍率較高的試件，中國規(guī)范可能高估了實(shí)際箍筋的承載力，造成理論值偏高.

表5 各試件節(jié)點(diǎn)核心區(qū)受剪承載力試驗結(jié)果和規(guī)范設(shè)計值

4 結(jié) 論

1) 鋼纖維混凝土能夠減少配置HRB600鋼筋梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的混凝土裂縫寬度，增加裂縫數(shù)量，保證試件破壞階段完整性，能夠顯著改善試件的破壞形態(tài).鋼纖維關(guān)鍵區(qū)域局部增強(qiáng)與鋼纖維整體增強(qiáng)HRB600鋼筋梁柱節(jié)點(diǎn)試件的破壞情況基本相似.增加軸壓比會增大配置HRB600鋼筋梁柱節(jié)點(diǎn)試件的梁柱交界處混凝土損傷，加劇梁柱交界處混凝土剝落.增加HRB600鋼筋梁柱節(jié)點(diǎn)的剪壓比會加重節(jié)點(diǎn)核心區(qū)混凝土的破壞程度.

2) 增加軸壓比會使配置HRB600鋼筋梁柱節(jié)點(diǎn)試件滯回環(huán)循環(huán)次數(shù)減少、承載力下降更快、變形性能降低、剛度退化加快、加重節(jié)點(diǎn)的累積損傷指標(biāo).增加剪壓比，滯回環(huán)剪切破壞特征更突出、延性降低、剛度退化加快、試件累積損傷加重.采用鋼纖維混凝土配置HRB600鋼筋節(jié)點(diǎn)試件的滯回曲線更飽滿、延性性能較好、剛度退化較為緩慢.鋼纖維整體增強(qiáng)HRB600鋼筋梁柱節(jié)點(diǎn)試件在耗能、剛度退化方面效果更優(yōu).

3) 應(yīng)用《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB 50011—2010)計算配置HRB600鋼筋鋼纖維混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)的受剪承載力時，對于配箍率較低的中節(jié)點(diǎn)偏于保守，對于配箍率較高的中節(jié)點(diǎn)和部分邊節(jié)點(diǎn)的計算結(jié)果更接近于試驗值，對于配箍率較高的部分邊節(jié)點(diǎn)試件偏于不安全.美國ACI 352—02規(guī)范比中國《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB 50011—2010)的受剪承載力計算值的安全儲備高，其富余度約為10%～43%.