UHPC连接的节点预制-构件预制装配式框架抗震性能试验研究

为研究节点预制、构件预制、构件后浇UHPC连接的装配式混凝土框架的抗震性能,进行了一榀缩尺比例为1∶2的两层两跨框架试件的拟静力试验。分析了试件的破坏过程、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、刚度退化和耗能能力。试验结果表明,试件破坏机制为混合破坏机制,节点核心区仅有少量细微裂缝,预制装配式框架实现了强柱弱梁、强节点弱构件的设计目标。试件具有较好的承载能力、位移变形能力和耗能能力,试件顶点正负向极限位移角分别为1/34和1/36,满足大震不倒的位移角限值要求,说明这种新型装配式框架具有可靠的抗震性能。     

T形柱边框架节点套筒灌浆连接抗震分析

对预制柱连接进行优化,套筒灌浆用于角纵筋连接,其余纵筋绑扎搭接,设计并制作了一个T形柱边框架梁柱节点试件。采用试验和有限元计算,研究梁柱节点在水平地震作用下破坏过程、承载力与变形、延性、刚度与耗能能力,并对轴压比参数进行计算分析。结果表明：优化后梁柱节点呈梁端受弯破坏,节点和预制柱固端未出现明显裂缝;荷载位移骨架曲线表现出较好的塑性变形能力,延性系数接近5;滞回环面积饱满,累积耗能约15 kJ,等效黏滞系数在0.04~0.24之间;随轴压比增加,节点受压损伤区域扩大,延性明显降低。后浇整体式T形柱边框架节点整体性良好,抗震性能较强,弹簧单元用于竖向预制后浇界面黏结作用的简化,数值计算结果与试验表征相符。     

装配式地铁车站侧墙-顶板节点抗震性能试验研究

针对装配式地铁车站结构,提出了一种新型的车站顶板与侧墙连接节点.该节点通过车站侧墙顶部伸出的竖向U形钢筋与预制顶板两端伸出的水平U形钢筋搭接连接,从而实现侧墙与顶板间的内力传递.结合实际工程,设计制作了3个U形筋搭接构造形式各不相同的装配式足尺节点试件.通过拟静力试验,研究了节点试件的破坏形态、滞回性能、承载能力、变形性能以及耗能能力.结果表明,装配式节点试件的破坏形态包括U形筋弯弧内侧混凝土的局部受压破坏和侧墙剪切破坏.节点试件的位移延性系数为2.7-3.4,试件顶板端部的极限转角为1/22～1/27.增加节点中受拉钢筋的搭接长度,可以有效确保U形筋搭接连接在往复荷载作用下的有效性.     

预制钢管混凝土核心区-梁端耗能装配式框架节点滞回试验

装配式结构中预制框架梁与框架柱连接的可靠性尤为重要,是研究的热点。笔者提出一种预制装配式框架连接节点,该节点核心区采用预制钢管约束钢纤维自密实混凝土的形式,预制混凝土梁外伸钢筋与贯穿预制节点核心区的钢组件焊接连接、然后在梁端局部现浇钢纤维自密实混凝土实现预制混凝土梁与预制核心区的连接。为验证其可靠性,设计了1个装配式框架节点和1个对比的现浇框架节点进行滞回性能试验研究,对比分析了2种节点在延性、强度和刚度退化、耗能能力、梁端塑性铰区域弯矩-曲率等方面的差异。试验结果表明：所设计的2个试件均发生梁端塑性铰破坏,但贯穿装配式节点核心区的钢组件、外包钢管及柱钢筋均未屈服、核心区外包钢管也未发鼓曲;此外,该装配式框架节点的延性、耗能能力、承载力等指标均略高于现浇框架节点,说明该装配式框架节点能达到等同现浇的水平。     

预制装配式部分钢骨混凝土框架梁柱中节点抗震性能试验研究

预制装配式混凝土结构的节点连接方式是目前解决该技术推广的重点问题.提出了预制装配式部分钢骨混凝土框架结构的概念,即把钢筋混凝土框架结构分解成柱预制构件和梁预制构件两个部分,只在构件连接区和梁柱核心区设置钢骨,钢骨在混凝土构件中不连续,连接区为无筋钢骨混凝土.开展了3个预制装配式部分钢骨混凝土框架中节点试件的低周往复试验,并与两个相同工况的钢筋混凝土框架中节点试件进行了对比.对2种形式5个试件的破坏规律、滞回曲线、承载能力、刚度退化及延性进行了分析,发现预制装配式部分钢骨混凝土试件的承载力是相同配筋的钢筋混凝土试件的3倍,承载力及刚度退化缓慢,延性和耗能能力较好,说明装配式连接节点的设计可靠、抗震性能好,符合强节点、弱构件的抗震设计理念,可用于预制装配式混凝土框架结构的现场装配施工.     

装配式SRC柱-钢梁边节点抗震性能分析

为研究新型预制装配式SRC柱-钢梁组合边节点的抗震性能,基于边节点拟静力试验研究,运用ABAQUS软件对预制装配式SRC柱-钢梁框架边节点进行建模,数值模拟所得的滞回曲线、骨架曲线和破坏形态与试验结果吻合,所建模型能够正确反映节点的受力和变形性能,并分析节点模块盖板形状和轴压比对节点抗震性能的影响规律.结果表明:新型预制装配式SRC柱-钢梁节点应选用悬臂段为圆弧过渡形的节点模块盖板,且在施工过程中需考虑相应的加强构造措施.柱轴压比在0.15～0.5,增大轴压比可使节点试件在地震作用下的耗能能力增强,但其承载力和延性降低.柱轴压比越大,加载后期节点试件强度和刚度退化速率越快.研究成果可为预制装配式SRC框架结构抗震性能优化设计提供一定技术支撑.     

低周反复荷载下再生混凝土框架边节点受力性能试验研究

文章对再生混凝土框架边节点的受力性能进行了研究,通过2榀边节点试件在低周反复荷载下的试验,了解节点的破坏过程、承载能力、滞回曲线、耗能性能和延性指标,分析节点核心区剪切破坏和梁端弯曲破坏2种破坏模式对构件承载能力和延性性能的影响。研究表明,再生混凝土框架边节点构件发生梁端弯曲破坏时,纵向钢筋屈服,截面充分转动,滞回曲线丰满,具有良好的耗能能力,可满足抗震性能要求。     

中空夹层钢管混凝土柱与组合梁单边螺栓连接节点抗震试验研究

为了深入研究装配式圆中空夹层钢管混凝土组合框架节点的抗震性能和破坏机理,文章进行了4个中柱节点的水平低周反复加载试验。试件由圆套圆中空夹层钢管混凝土柱与钢-混凝土组合梁通过单边紧固高强螺栓和平齐或外伸端板连接组成。文中详细研究了试件破坏形式和组合楼板的裂缝分布规律,分析了滞回曲线、强度和刚度退化规律及耗能能力等,采用欧洲相关规范评价了此类装配式组合框架节点的刚性。试验结果表明,端板形式和柱截面空心率对此类装配式组合框架节点的承载力和耗能能力有明显影响。当端板形式相同时,柱截面空心率为0.61的节点承载力和总耗能比柱截面空心率为0.73的节点有明显提高;当柱截面空心率相同时,外伸端板连接节点的承载力和总耗能优于平齐端板连接节点。分析表明,装配式圆中空夹层钢管混凝土组合框架节点为半刚性连接、部分强度节点。研究成果可为此类新型装配式组合框架在实际工程中应用提供科学理论依据。     

预制装配式框架结构梁柱节点力学性能试验研究

相比钢筋混凝土结构,钢骨混凝土结构因承载力较高和延性较好等诸多优点而应用广泛.以往的研究多数集中于整体式钢骨混凝土框架节点,有关采用钢板对焊拼接形式的预制装配式钢骨混凝土框架节点的研究相对较少.基于以上考虑,设计了两个预制装配式钢骨混凝土框架节点组合体和一个钢筋混凝土框架节点组合体,进行了柱向轴力恒定的拟静力加载试验.对节点组合体的破坏形态、延性、承载力退化、刚度退化和耗能能力作了详细论述.结果表明,轴压比对预制装配式钢骨混凝土框架节点的破坏形态无本质影响;相对钢筋混凝土框架节点,预制装配式钢骨混凝土框架节点具有较高的承载力和较好的延性;预制装配式钢骨混凝土框架节点的塑性变形能力强,具有较好的耗能能力;随轴压比的增大,预制装配式钢骨混凝土框架节点组合体的刚度退化和承载力退化速度提高,延性系数和耗能能力减小;梁连接区和节点核心区的应变随轴压比的增大而减小;框架梁连接区和节点核心区的钢骨和钢筋均未屈服,钢板对焊拼接的连接方式可行.     

装配式墙与梁平面内连接节点抗震性能

目的研究装配式墙梁平面内梁端节点在反复加载时的抗震性能,为预制装配式混凝土节点的实际工程应用提供依据.方法设计了2个装配式剪力墙与梁平面内连接试件和1个现浇剪力墙与梁平面内连接试件,对试件进行拟静力实验,对比两种节点在低周往复加载形式下的破坏模式.结果各个试件的开裂、屈服、破坏过程基本相同.与现浇试件相比较,由于装配式试件在制作时在新老混凝土结合面未做特殊处理,导致装配式试件的各阶段承载力略小于现浇试件.与现浇试件相比较,两个装配式试件的位移延性系数均比现浇试件小,但相差均不超过11%.结论按照现浇试件配筋及尺寸制作的装配式试件能够达到与现浇试件相近的承载力、延性以及抗震耗能能力.     

螺栓连接预制装配剪力墙抗震性能试验

为了进一步提高装配剪力墙施工效率和结构整体性,提出一种螺栓连接全装配剪力墙及两端边缘构件现浇的半预制装配剪力墙。分别制作了采用螺栓通长连接的全装配一字RC剪力墙、部分采用螺栓连接的半装配剪力墙与现浇剪力墙,进行了低周往复加载拟静力试验,研究并揭示了新型预制剪力墙的工作机理,比较了三类剪力墙性能特点与抗震性能指标的差异。研究结果表明,全装配墙和半装配墙拥有良好的抗震性能,耗能能力全装配墙强于半装配墙强于现浇墙。由于连接钢框的强化作用,全装配墙和半装配墙的延性指标和刚度退化指标略优于对应现浇结构。两端边缘构件现浇可以有效限制加载后期全装配剪力墙连接钢框间的水平侧向滑移,但对竖向滑移的限制效果有限。这一切表明提出的全/半预制装配剪力墙都具有较好的整体性和抗震性能,半装配剪力墙各方面性能更接近现浇,性价比更高。     

单节段装配式桥墩抗震性能试验研究

与传统整体现浇桥墩相比,装配式桥墩具有工期短、环境影响小、施工质量高等优点.装配式钢筋混凝土桥墩的抗震性能是其设计时需要考虑的关键问题之一.试验设计了一组现浇式及两组装配式桥墩试件,采用拟静力试验方法从破坏形式、水平承载力、位移延性与累积耗能等方面研究其抗震性能.试验结果表明:与整体现浇式桥墩相比,装配式桥墩的水平承载力与前者接近,位移延性与累积耗能能力稍差,残余位移偏大;钢套筒连接装配式桥墩的位移延性与累积耗能能力优于金属波纹管连接装配式桥墩.     

楼板作用的装配式型钢混凝土柱-钢梁节点抗震性能分析

为研究楼板组合效应对装配式型钢混凝土(steel reinforced concrete,SRC)柱-钢梁节点抗震性能的影响,基于拟静力试验,运用ABAQUS软件对栓焊混合连接形式的装配式边节点进行有限元验证,在有效模型的基础上,对装配式SRC柱-钢梁及其考虑楼板组合效应的节点的抗震性能进行系统地对比分析;进而研究楼板厚度、宽度两个参数对节点抗震性能的影响规律.结果表明:数值模拟所得的节点模型的骨架曲线、承载特性及刚度退化与试验结果一致,所建模型可较好地模拟节点的实际受力情况;楼板与钢梁的结合使节点试件承载力和刚度均显著提升,破坏时H型钢梁下翼缘连接板屈曲变形明显,提高了上翼缘的局部稳定性,延性系数和等效黏滞阻尼系数均减小,环线刚度退化明显,强度退化不明显;增加楼板厚度使装配式SRC柱-钢梁节点试件的承载力以及刚度和耗能能力得到提升,而且会减缓刚度退化速度;在600～1000 mm范围内,楼板有效宽度的增加对节点承载力、初始刚度及耗能能力均有较明显的提升,但其延性有所降低.楼板设计时应合理选取各参数.研究成果可为装配式SRC框架节点实际工程应用提供理论支持.     

组合楼板对装配式钢框架节点抗震性能的影响

为了解决装配式钢框架中节点区域构造复杂和传力机制不明的问题,提出一种考虑组合楼板作用的端板螺栓连接节点。设计并制作了2组端板连接的装配式梁柱节点,进行了低周往复循环荷载试验,建立了节点试件的数值模型,分析组合楼板对节点的破坏模式、滞回性能、承载能力、半刚性性能、受力特征的影响作用。结果表明,端板连接节点主要破坏模式为端板的弯曲变形,组合楼板的加入会使滞回曲线产生一定的捏拢现象,同时会产生组合楼板开裂破坏现象;增加组合楼板后,端板连接节点的初始转动刚度、极限承载力、耗能能力分别增加了约22%,13%,22%;组合楼板和钢梁上翼缘共同作用时,荷载通过组合楼板传递至柱腹板;与闭口型压型钢板-混凝土组合楼板的节点相比,采用开口型压型钢板-混凝土组合楼板的节点初始转动刚度和极限承载力分别提高13%和9%。组合楼板能有效提高端板连接节点的抗震性能,扩大节点核心区的传力范围,增强梁柱传力机制,可为进一步提高装配式节点性能提供参考。     

考虑波纹管组合钢筋浆锚搭接长度的装配式剪力墙拟静力试验

通过4个剪跨比为1.39、考虑波纹管组合钢筋浆锚搭接长度的装配式混凝土剪力墙试件的拟静力试验,从试验结构试件的承载力、延性和耗能能力等方面,分别研究波纹管内钢筋搭接长度对装配式混凝土剪力墙的抗震性能影响.试验结果表明:4个试件的破坏模式表现基本相同,试件边缘竖向钢筋首先受拉屈服,墙体两侧底部混凝土受压破坏;各试验工况下试验结构试件的承载力试验值高于《高层建筑混凝土结构技术规程》中公式计算值的1.57~1.71倍,延性系数均大于4,弹塑性层间位移角大于1/120.     

竖向新型连接装配式剪力墙抗震性能试验研究

为综合评价基于钢板网成孔的竖向钢筋搭接连接的装配式混凝土剪力墙抗震性能,制作了足尺试件,进行了拟静力试验并与现浇试件对比.试验结果表明:对于最终破坏形态,钢板网成孔的竖向钢筋搭接连接试件与现浇试件基本相同,初始裂缝出现位置不同.两者滞回曲线均较饱满,骨架曲线走势基本一致,耗能能力接近.各装配试件与现浇试件极限位移角为1/55到1/43,位移延性系数为4到5,满足延性要求.钢板网成孔的竖向钢筋搭接连接试件较现浇试件各阶段荷载承载能力有所降低.装配式混凝土剪力墙结构水平拼缝采用合理构造可以达到与现浇结构相接近的延性、承载能力以及抗震耗能能力.     

预制压型钢板混凝土组合板和钢梁连接及其有限元分析

为了满足预制组合板和钢梁连接节点的承载和变形要求，提出了一种新型的压型钢板混凝土组合板和钢梁整体预制的法兰板-螺栓连接节点.使用ABAQUS分别建立了现浇、预制节点模型，对比了两者在同等条件下的受力性能，并分析了栓钉数、组合板的厚度和长度、螺栓数和法兰板厚度对预制节点模型受力性能的影响.结果表明:预制节点的受力性能与现浇节点相似，设计预制节点时应采用96个栓钉、8个螺栓，以及200mm厚、5.1~6.6m长的组合板及10mm厚的法兰板.