防屈曲支撐正在被越來越廣泛地應用于我國既有建筑結構的抗震加固和新建建筑的地震防御。與日本、美國等抗震先進國家相比，我國在將防屈曲支撐應用于鋼筋混凝土結構方面進行了更多的工程嘗試。
然而，由于混凝土構件具有局部抗拉性能差的特點，在將鋼制防屈曲支撐在混凝土構件相連時，其連接節點的受力狀態較為復雜。國內近年來對此開展了一些有針對性的研究，提出并通過試驗檢驗了在鋼筋混凝土構件內埋置節點板的連接方式。另一方面，當將防屈曲支撐的節點板設置于梁、柱節點的一隅而同時與梁端和柱腳相連接時，框架梁、柱的變形將使節點板處于復雜的應力狀態中；節點板也會對框架梁、柱的變形性能產生影響。為避免這兩方面的不利影響，有學者提出將防屈曲支撐只與梁端相連，而不與框架柱發生任何接觸，如日本學者提出的采用高強預應力鋼棒將防屈曲支撐節點板緊固在梁端側壁的做法如；美國學者針對鋼結構提出的“非約束節點板”的做法。我國《建筑結構消能減震\\(振\\)設計》標準圖集\\(09SG610-2\\)中也包含僅在梁端連接消能器的做法，但僅針對噸位相對較小的黏彈性消能器。在文獻介紹的工程實例中，則將該方法用于采用防屈曲支撐對既有鋼筋混凝土框架結構進行的抗震加固。本文針對僅在梁端連接防屈曲支撐的做法，提出兩種不同的連接構造形式，并采用梁端局部損傷控制措施，保證連接部位的性能。
1 連接節點損傷控制方案
本文研究的兩種梁端防屈曲支撐連接節點方案如圖 1 所示。二者的共同點在于采用類似于文獻[6]提出的“非約束節點板”的做法，防屈曲支撐節點板與混凝土柱之間人為的設置一定的間隙，以保證即使當結構發生較大的側向變形時，節點板也不會與柱發生接觸。二者的區別在于節點板與梁端的連接形式。其一采用貫穿梁高的高強預應力鋼棒將節點板底板緊固于混凝土梁表面\\(圖 1a\\)；其二則將節點板延伸預理在混凝土梁端內部，并預埋段設置栓釘以傳遞力\\(圖 1b\\)。前者既有用于新建建筑，也可用于既有建筑的抗震加固。
對于這種僅將防屈曲支撐與梁端相連的情況，節點板與柱之間的間隙處的梁段處于非常不利的受力狀態。當防屈曲支撐受拉時，這一段的梁截面可能同時受到較大的拉力、剪力和彎矩作用，從而使這一部位容易發生不利的脆性破壞。即使不發生破壞，如果梁端損傷集中在這一部位\\(即在此處出現塑性鉸\\)，會不可避免地對防屈曲支撐連接節點的受力性能產生不利的影響。為此，有必要通過合理的損傷控制手段，消除隱患，減輕不利影響，以提出連接節點的的受力性能?！緢D1】
本文采用最為簡單直接的調整梁內配筋的方式進行局部損傷控制，即在混凝土鋼原有配筋的基礎上，一方面增加連接節點部位對應的梁端的縱筋，與此同時適當減少連接節點以外部分的梁縱筋，使帶有防屈曲支撐的混凝土梁的受力承載力與純框架梁相當，同時將梁端預期塑性鉸區移至連接節點以外區域，具體如圖 2 所示?！緢D2】
2 試驗設計
為檢驗上述連接節點形式與損傷控制方案的有效性，設計如圖 3 所示的包含半跨懸臂梁段和防屈曲支撐節點板的子結構試驗。由于采用非約束節點板，混凝土柱對連接節點的受力性能影響可忽略不計，在試驗中以剛度更大的地梁代替。此外，為簡化試驗加載裝置，不采用實際的防屈曲支撐，而是采用一臺傾斜安裝的力控的作動器模擬防屈曲支撐傳遞給連接節點的集中軸力。同時采用兩臺并聯的位移控制的作動器在梁跨中反彎點位置\\(在試驗中即為懸臂梁的自由端\\)施加剪力，使混凝土梁產生變形。
共設計 5 個試驗體。其中 1 個為不含防曲支撐的純框架對比試件。另外 4 個分別采用圖 1 所示的兩種不同的連接節點形式，對每種連接形式又有調整和不調整梁端配筋兩種情況。梁凈高 1800mm，截面為450x275mm，配筋如圖 2 所示。防屈曲支撐傾角為 40 度，節點板與混凝土柱\\(在試驗中即為地梁\\)表面的間隙為 10mm。假想的防屈曲支撐極限承載力為 500kN。對于采用如圖 1\\(a\\)所示的預應力鋼棒連接的試件，采用 6 根直徑 21mm 的高強鋼棒施加合計 1500kN 的預緊力。對于采用如圖 1\\(b\\)所示的預埋板連接的試件，預埋板上均勻設置兩面共 24 根直徑 16mm 名義屈服強度 235MPa 的栓釘。各個試件的混凝土圓柱體強度平均值約為 70MPa。
試驗采用擬靜力循環加載。層間位移角幅值從 1/400 逐漸增大至 1/200，1/100 和 1/50。其中，在 1/400和 1/200 下各加載兩圈，而在 1/100 和 1/50 下僅各加載 1 圈。在完成 1/50 的加載循環后，將試驗體沿正方向單調推覆，直到作動器行程用盡。最終各個試驗體對應的最大層間位移角均超過 1/20?！緢D3】
3 試驗現象
限于篇幅，本文僅給出含有防屈曲支撐的試驗體在加載至 1/20 層間位移角時的破損情況，如圖 4 所示。
對于未調整梁端配筋\\(即未做損傷控制\\)的 2 號和 3 號試驗體，在正向加載下均在梁根部，即梁與柱相接處發生集中損傷，形成塑性鉸區。由于同時受到節點板傳遞的集中拉力和剪力的作用，這一區域損傷集中。
對于采用預應力鋼棒連接的 2 號試驗體，節點板下方區域由于受到較大的預壓力，裂縫擴展受到抑制，損傷主要集中在預留縫隙對應的狹窄的梁端內。對于采用預埋板連接形式的 3 號試驗體，這一區域發生了非常嚴重的混凝土壓潰現象，并導致預埋節點板向柱側靠近并在較大的層間位移角下與柱表現發生擠壓。
相比之下，本文采用的調整配筋的損傷控制方式成功地將梁端塑性鉸區移至連接節點外側，即遠離梁柱節點處，如圖 4\\(c\\)\\(d\\)所示，而防屈曲支撐連接節點對應的梁端的損傷則相對而言非常輕微，基本保持彈性。這有利于最大限度地保證連接節點的剛度和連接性能，減小因連接節點發生變形而減小防屈曲支撐的有效變形?！緢D4】
4 結論
本文通過含有防屈曲支撐節點板的半跨懸臂鋼筋混凝土梁的擬靜力試驗，檢驗了采用非約束節點板進行連接的防屈曲支撐鋼筋混凝土框架結構的局部受力和損傷特性，同時檢驗了通過調整配筋以轉移梁端損傷部位的局部損傷控制效果。試驗結果表明，采用局部損傷控制的非約束節點連接形式能夠達到預期的效果。
參考文獻：
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