新型外置自复位钢筋混凝土梁柱节点的抗震设计与分析：提升结构韧性的创新策略

《Soil Advances》：Seismic design and analysis of a novel exterior self-centering RC beam-column connection

本文提出一种新型自复位钢筋混凝土（SCRC）梁柱节点，通过无粘结后张拉（PT）钢绞线提供自复位能力，角钢贡献耗能及承载力。研究开发了配套抗震设计方法，建立了基于伪塑性铰概念的纤维数值模型，并经试验验证。参数分析表明，当梁等效受压高度超过有效梁高0.35倍时，节点会产生显著残余变形和预应力损失。该研究为可恢复功能结构体系提供了实用化设计理论与数值模拟基础。

　　

^{Section snippets}

^{SCRC beam-column connections}

新型SCRC梁柱节点构造示意图如图1所示。预制梁柱接口处采用纤维增强补偿收缩（FSC）灌浆料，其抗压强度略高于预制构件，符合中国预应力混凝土结构抗震设计标准（JGJ/T）要求，可有效防止既往研究中常见的灌浆料压碎现象。

^{Design of bolted steel angles}

螺栓连接角钢的抗震设计是本节点的关键。为确保角钢发挥预期功能，设计过程中需综合考虑以下因素：角钢的屈服强度、螺栓预紧力控制、安装可操作性及震后可更换性要求。

^{Design of PT steel strands}

为保证SCRC梁柱节点具备充足自复位能力，梁内PT钢绞线的合力在地震中不应出现显著损失。抗震设计要求钢绞线在大震下保持弹性，巨震时避免断裂。

^{Numerical simulation of the SCRC beam-column connection}

基于试验现象，SCRC梁柱子试件节点核心区未出现明显斜裂缝，剪切变形可忽略。加载点侧移主要由梁端转动引起的旋转变形（Δ_R）和梁自身弯曲变形（Δ_F）组成。据此建立的纤维模型仅需两个节点和一个单元即可模拟节点张开行为，大幅提升建模效率。

^{Parametric studies}

采用经验证的纤维模型进行参数化分析，探究梁内PT预应力值、钢绞线偏心距、伪塑性铰长度及梁截面高宽比对节点性能的影响。

^Conclusions

本研究提出构造简洁的SCRC梁柱节点，制定了包含角钢与PT钢绞线的抗震设计方法。通过纤维模型有效评估了节点循环响应，参数分析表明：当梁等效受压高度超过0.35倍有效梁高时，节点残余变形和预应力损失显著；伪塑性铰长度可取梁高值；钢绞线宜采用小偏心布置；梁截面高宽比增大会显著提升节点承载力与角钢抬升量。