陰曉君 許哲

摘要：目的 研究廢棄玻璃混凝土梁柱十字節(jié)點(diǎn)的抗震性能。方法 采用有限元軟件ABAQUS，通過改變廢棄玻璃替代率、節(jié)點(diǎn)配箍率等參數(shù)，建立了6個(gè)在低周反復(fù)荷載作用下，廢棄玻璃混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)的模型。結(jié)果 得到了節(jié)點(diǎn)構(gòu)件的滯回曲線及骨架曲線，觀察節(jié)點(diǎn)的受力情況、破壞形態(tài)。結(jié)論 在梁端低周反復(fù)荷載作用下，廢棄玻璃混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)的承載力較普通混凝土出現(xiàn)降低的趨勢(shì)，但降低的數(shù)值很小，與普通混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)的抗震性能基本相似。

關(guān)鍵詞：廢棄玻璃混凝土；梁柱節(jié)點(diǎn)；有限元分析；抗震性能

廢棄玻璃混凝土是指將收回的廢棄玻璃經(jīng)過人工的淘洗、烘干、碾碎后進(jìn)行篩選，按一定級(jí)配取代普通混凝土中的細(xì)骨料天然河砂制備而成的[1]。本文根據(jù)對(duì)普通混凝土節(jié)點(diǎn)研究的基礎(chǔ)上，利用ABAQUS對(duì)廢棄玻璃混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)的抗震性能進(jìn)行了分析。

1有限元軟件ABAQUS的材料本構(gòu)模型

混凝土本構(gòu)模型選用的ABAQUS中自帶的塑性損傷模型。根據(jù)王志攀[2]等人所做的廢棄玻璃鋼筋混凝土短柱受壓性能的實(shí)驗(yàn)，測(cè)得了廢棄玻璃混凝土的基本力學(xué)性能參數(shù)，帶入《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的公式計(jì)算，得到的C30混凝土、廢棄玻璃替代率50%、100%混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線，如圖1所示。鋼筋采用的是雙線性本構(gòu)模型。

2 廢棄玻璃混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)的有限元建模

2.1 典型試件確定

根據(jù)《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50081-2002）的規(guī)定，兩種節(jié)點(diǎn)構(gòu)件均采用“強(qiáng)柱弱梁”的設(shè)計(jì)原則，節(jié)點(diǎn)類型1采用了“弱梁、強(qiáng)柱、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)”的設(shè)計(jì)原則，使梁端彎曲破壞先于柱端破壞和核心區(qū)破壞；節(jié)點(diǎn)類型2采用“強(qiáng)梁、強(qiáng)柱、弱節(jié)點(diǎn)”的設(shè)計(jì)原則，使核心區(qū)破壞先于柱端破壞和梁端破壞。

3 廢棄玻璃混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)的抗震性能

本文利用ABAQUS 建立了6個(gè)在低周反復(fù)荷載作用下的廢棄玻璃混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)的模型，它們的編號(hào)是由字母與數(shù)字組成的，如構(gòu)件（ZJD-1-50%）：ZJD表示梁柱十字中節(jié)點(diǎn)，1表示節(jié)點(diǎn)構(gòu)件類型1，50% 表示廢棄玻璃替代率為50%。

3.1廢棄玻璃混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)滯回曲線的分析

滯回曲線反映了結(jié)構(gòu)在反復(fù)荷載作用下表現(xiàn)出的變形特性，又稱變形恢復(fù)力曲線[3]。在梁端低周反復(fù)荷載作用下，6個(gè)廢棄玻璃混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)的滯回曲線如圖4所示，它們均呈現(xiàn)梭形，形狀較為飽滿，耗能能力良好。出現(xiàn)明顯的下降段，但都較為緩和，表明具有較良好的抗震性能。

3.2 廢棄玻璃混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)骨架曲線的分析

3.2.1 廢棄玻璃替代率

圖5（a）是節(jié)點(diǎn)構(gòu)件1的骨架曲線，廢棄玻璃替代率50%-混凝土要比普通混凝土節(jié)點(diǎn)的承載力降低4%-9%左右，出現(xiàn)峰值荷載的位移早2%左右；廢棄玻璃替代率100%-混凝土要比普通混凝土節(jié)點(diǎn)的承載力降低1%-5%左右，出現(xiàn)峰值荷載的位移早3%左右，且在下降段時(shí)曲線較為陡峭，荷載降低速度稍快，進(jìn)入破壞階段時(shí)承載力下降速度才逐步減慢。圖5（b）是節(jié)點(diǎn)構(gòu)件2的骨架曲線，廢棄玻璃替代率50%-混凝土與普通混凝土的曲線基本吻合。廢棄玻璃替代率100%-混凝土在彈塑性階段，相比普通混凝土承載力提高了20%-23%左右，但是進(jìn)入破壞階段之后，比普通混凝土節(jié)點(diǎn)的骨架曲線斜率更大，承載力降低的幅度也更大。但是總體來說，廢棄玻璃混凝土與普通混凝土的抗震能力基本相似。

3.2.2 節(jié)點(diǎn)配箍率

由圖6、圖7可以看出，節(jié)點(diǎn)配箍率對(duì)荷載-位移骨架曲線的形狀影響較大：在彈性階段，曲線較為相似；在彈塑性階段，節(jié)點(diǎn)構(gòu)件2比節(jié)點(diǎn)構(gòu)件1的承載力普遍提高了8%-12%：在破壞階段，節(jié)點(diǎn)構(gòu)件1曲線平緩，強(qiáng)度降低緩慢，表現(xiàn)出良好的變形能力，說明延性較高。而節(jié)點(diǎn)構(gòu)件2的骨架曲線斜率較大，下降幅度較快?？傮w來說，節(jié)點(diǎn)構(gòu)件1的抗震性要優(yōu)于節(jié)點(diǎn)構(gòu)件2，雖然節(jié)點(diǎn)構(gòu)件2承載力較強(qiáng)，峰值荷載有所提高，但變形能力較差，延性出現(xiàn)降低，剛度退化明顯。所以在實(shí)際工程中，應(yīng)盡量避免節(jié)點(diǎn)構(gòu)件2的核心區(qū)剪切破壞。

4 結(jié)論

（1）在梁端低周反復(fù)荷載作用下，6個(gè)混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)的滯回曲線呈現(xiàn)梭形，出現(xiàn)下降段，但都非常緩和，表現(xiàn)出良好的延性和耗能性能。所有梁柱節(jié)點(diǎn)構(gòu)件的荷載-位移骨架曲線都呈現(xiàn)上升段-強(qiáng)化段-下降段，曲線變化較為平穩(wěn)，抗震性能良好。

（2）廢棄玻璃混凝土節(jié)點(diǎn)比普通混凝土節(jié)點(diǎn)的承載力出現(xiàn)下降趨勢(shì)，但降低數(shù)值較小，基本與普通混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)的抗震性能相似。

參考文獻(xiàn)：

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