摘要:
1 引言
我国是世界第一大工业国,世界第二大经济体,在快速发展工业及经济的同时,能源需求量也在与日俱增,全球能源需求更是供不应求。近年来,核电产业发展受到了国家的重视并得到快速的发展,核电具有可再生能源、低污染、低成本以及原材料丰富等特点,这可在一定程度上缓解能源需求压力。核电厂常规岛主厂房由于特殊工艺要求,由于厂房内部设备管道众多,使得结构内部形成了错层,形成了许多异型节点[1-2]。
节点是梁和柱连接的区域,是结构的传力枢纽,同时也是承载的关键部位,节点的承载能力对整体结构的承载性能有着决定性作用[3-6],节点的安全直接影响与之相连的梁、柱以及上层结构的正常使用。因此,在进行节点设计时,需要对节点加固及一些特殊处理。目前,国内外研究常规节点的受力性能颇多,研究均表明,节点是受力的关键部位[7-10]。
2 节点受力分析
节点是结构中受力的关键部位,同时也是传力的的关键构件,受力复杂多变,节点受力分为竖向受力和水平受力。
2.1 节点竖向受力特点
节点在竖向受力上,主要是来自上部结构的荷载,当节点受到竖向荷载时,节点两侧粱的内部钢筋处于受拉状态,在竖向荷载作用下,粱端弯矩非常小,处与小偏心受压状态。
节点剪力:
2.2节点水平受力特点
节点受到水平力时,节点两侧粱既受压又受拉,粱端弯矩较大,水平剪力很大。
节点剪力:
图1节点受到竖向和水平荷载的示意图
2.3节点受力机理
节点受力机理一般分为斜压杆机理、桁架机理、剪摩擦机理。
2.3.1斜压杆机理
这一受力机理主要由T.Paulay和R.Park提出,即节点的剪力主要由粱柱端传递而来,梁柱端传递到节点核心区的压力和受压区钢筋传递到节点核心区的粘接力合成为斜向压力,这部分压力由斜向处的节点核心混凝土承担。
图2 斜压杆机理
2.3.2桁架机理
节点核心区受到的剪力很大,在节点核心区,梁柱钢筋穿过节点核心去,由梁柱端传过来的钢筋拉力以及梁端传来的压力,在节点区形成剪力场,由于节点受到的剪力很大,导致节点核心区混凝土斜向开裂,此时,水平拉力由水平箍筋承担,竖向拉力由垂直钢筋承担。这就形成了桁架受力机理。其受力示意图如下:
图3桁架机理
2.3.3剪摩擦机理
当核心区受到剪切破坏时,在临界破坏时,节点核心区一般会形成一道裂缝将核心区混凝土分成两块,此时,节点核心区的抗剪能力一般由两部分组成。一部分由钢筋穿过裂缝受拉所承担,另外一部分由混凝土弯曲受压时所产生的剪摩擦承担,这两部分组成的摩擦阻力就是剪摩擦机理。受力示意图如下:
图4剪摩擦机理
3 结语
节点是受力的关键部位,一旦节点发生破坏,可能会造成其他结构的相继破坏。因此,我们需要深刻的了解到节点的受力机理以及传力途径,本文大致的介绍了节点的受力机理,为后面研究节点作理论参考。国内外目前对于常规节点的研究较多,但对于异型节点少有研究,异型节点不同于常规节点,受力较常规节点更为复杂。在未来,可以对异型节点的受力机理展开研究。
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