作者Xinchen Zhang和Bing Li来自南洋理工大学土木与环境工程学院，该研究成果发表于《Engineering Structures》期刊（DOI: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2020.111556）。本文为一项原创性研究，研究主题为钢筋腐蚀对钢筋混凝土（reinforced concrete, RC）外部节点在地震载荷下的抗震性能影响，具体探讨了腐蚀水平和轴力比（axial force ratio）对节点抗震行为的作用机制。以下为该研究的详细总结：
钢筋混凝土是一种普遍应用的建筑结构材料，但其耐久性和使用寿命在恶劣环境中常受到钢筋锈蚀的威胁。钢筋腐蚀不仅显著降低其材料强度和延展性，还加剧混凝土开裂和剥落现象。作为抗震框架结构中重要的部分，梁柱节点需要抵抗地震条件下的高剪力。现行设计规范（例如Eurocode 8）规定了节点需具备足够的约束特性来保障抗剪能力，但腐蚀会削弱这种约束效应，导致节点剪切承载力下降，能量耗散能力降低甚至发生粘结失效。然而，目前关于钢筋混凝土外节点在腐蚀以及地震作用下的性能研究仍较为欠缺，且针对腐蚀水平和轴力比这两项参数的系统研究更为有限。本文旨在通过实验和分析方法，系统研究不同腐蚀水平和轴力比对梁柱节点抗震性能的影响，进一步探讨其剪切传递机制和破坏模式。
研究涉及八个半比例的钢筋混凝土外节点试件，尺寸、钢筋布置和材料参数完全统一。两组试件（即ej-u1和ej-u2）为未腐蚀对照组，其余六组为不同腐蚀水平的试件，按腐蚀程度依次命名为ej-c1至ej-c6。其中，轴力比分别为0.15和0.3以便分析其影响。试件通过一套基于电化学方法的加速腐蚀技术实现预期腐蚀水平，过程包括将钢筋连接于直流电源阳极、水槽中设置阴极以加速腐蚀形成。目标腐蚀水平（钢筋质量损失）为10%、20%和30%，通过实际称重计算验证腐蚀程度。低腐蚀水平试件中观察到钢筋腐蚀均匀分布，而高腐蚀水平组则形成明显的腐蚀坑洞和裂缝。
节点试件通过固定底部并在顶部加载恒轴力的方式实现力学边界条件。试件梁端与地面通过垂直钢杆连接，施加横向载荷由水平作动器提供。加载过程采用位移控制方式，分别在0.5%~8%漂移比（drift ratio）范围内每循环执行两次加载。横向位移、节点剪切力、梁柱弯曲变形等通过高精度位移传感器监测。
在实验研究的基础上，作者引入了改进的撑杆-拉杆模型（strut-and-tie model, STM）来分析节点内力流分布。模型考虑了钢筋腐蚀引起的截面积减少、材料性能劣化以及粘结强度退化特性，通过塑性力学平衡理论建立求解节点剪切传递机制，并分析关键参数如轴力比对节点中心剪切应力的影响。
研究表明，钢筋腐蚀对节点的抗震性能有显著不利影响。相比未腐蚀试件，同等腐蚀水平下，轴力比为0.15组的最大抗侧力降低约20.6%。节点的延性和耗能能力随腐蚀水平增加逐步下降。在最高腐蚀水平组，初始刚度平均降低15.3%，累积能量耗散能力减少32%。值得注意的是，尽管腐蚀影响显著，未观察到梁纵筋或节点发生粘结失效，这表明试件发展了充足的塑性铰。
在循环加载过程中，裂缝最先在梁附近形成，并沿梁长度方向扩展，高腐蚀组裂缝与腐蚀诱发裂纹进一步发展导致混凝土剥落。弯矩塑性铰的形成是所有试件的主导破坏模式，较小轴力比未对破坏形式产生显著变化。然而，腐蚀显著削弱节点抗剪能力，高腐蚀下局部剪切应力增加可能触发节点失效。
单位规范化剪切应力为2.9 MPa至3.69 MPa，低腐蚀组试件剪切应力通常低于规范允许值（ACI 318-19及NZS 3101）。实验未发生节点剪切破坏，其原因被认为与梁承载力同步劣化导致传递至节点剪切力的下降有关。耗能能力方面，仅在高腐蚀组观察到明显降低，而轴力比对其影响仅在高腐蚀量级显现显著改善效果。
撑杆-拉杆模型计算得出，腐蚀水平对节点区填充砼的抗压应力（fc,s）影响较大，随着轴力比增加，该影响更为显著。轴力比超过0.2可能诱发不利影响，而在此范围内，适度轴力有助于减小节点中心剪力应力。
本研究揭示了钢筋锈蚀对钢筋混凝土外部节点抗震性能的复合性影响，同时利用实验数据和撑杆-拉杆分析框架验证了理论模型的有效性。研究对现有抗震设计规范提出若干验证与补充，尤其为节点腐蚀的危害评估提供了系统量化依据。该研究不仅具有理论意义，还为腐蚀环境中的旧建筑抗震改造设计提供了工程参考。
该研究提供了抗震框架中腐蚀节点的可靠性评估依据，为改进旧建筑结构加固策略和提高耐久性设计提供了科学支持。在面临恶劣环境和地震高危区的工程应用中具有重要现实意义。