预制混凝土梁柱节点试验及框架受力性能分析

提出了一种预制装配式混凝土梁柱节点采用I字型钢连接的节点方式,并进行了该节点在低周反复荷载作用下的试验.针对型钢连接的特征,提出了一种简化的等效十字连接方式用以模拟该节点.结合试验结果以及二维空间撒点,进行了简化节点的等效混凝土弹性模量以及钢筋屈服强度等关键参数的识别,从而可通过数值分析获得预制装配式节点的滞回曲线.根据预制装配式节点的连接方式形成框架结构,同时根据梁柱的配筋形成了现浇框架结构,采用Pushover分析了2种框架的承载力和刚度.利用简化的节点数值模拟滞回曲线进行了预制装配式框架结构在地震动作用下结构整体的受力非线性全过程分析.试验结果表明,该连接方式滞回环较饱满,节点抗震性能良好;数值分析结果表明采用型钢连接节点的预制装配式框架结构与同样梁柱配筋的现浇结构相比承载力和刚度有所提高,此装配式框架结构可满足我国抗震规范对于框架结构在弹性以及弹塑性阶段侧移限值的要求.     

一种新型装配式混凝土结构梁柱节点及其抗震性能分析

提出了一种新型装配式框架结构梁柱节点连接形式,并对其对抗震性能进行研究.基于ABAQUS建立新型梁柱节点模型,输入荷载位移曲线,通过位移加载方式绘制节点在低周往复作用下的滞回曲线及骨架曲线,以混凝土强度等级、螺栓强度等级为变量,研究节点抗震性能.研究表明：随着混凝土强度及螺栓强度提高,梁柱节点的承载力随之提高,等效黏滞阻尼系数及延性位移比现有钢筋混凝土大,新型梁柱节点抗震性能较好.因此装配式混凝土梁柱节点可应用到预制装配式框架结构中.     

新型预制装配框架混凝土梁柱节点抗震性能研究

采用足尺模型对比试验方法,对现浇混凝土梁柱组合件、4个新型预制混凝土装配整体式框架结构梁柱节点进行低周反复荷载试验,研究新型预制装配框架节点的破坏形态、滞回特性、骨架曲线、耗能能力等抗震性能指标.试验结果表明:通过在节点核心区设置附加钢筋,可以实现梁端塑性铰的外移.装配框架节点的滞回曲线较丰满,在加载前期等效黏滞阻尼系数较现浇节点小,但是在加载到极限荷载时,装配节点的等效黏滞阻尼系数与现浇节点基本相当乃至超过现浇节点,说明新型节点具有较好的耗能能力,能够满足抗震规范要求的"强柱弱梁,强节点弱构件"的要求.     

二层二跨预制装配式和现浇混凝土框架消能减震框架结构抗震性能对比

为研究现浇和预制装配式混凝土扇形铅黏弹性阻尼减震框架抗震性能的差异性,对二层二跨预制装配式和现浇混凝土框架扇形铅黏弹性阻尼减震框架结构进行了低周反复加载试验,对比研究了两者的破坏模式、滞回耗能性能、承载能力、位移延性、强度退化、刚度退化等.结果表明:扇形铅黏弹性阻尼器在预制和现浇试验模型发挥的作用各有不同;预制构件节点位移较大,在后期阻尼器能减缓和控制节点核心区裂缝开展,保护节点;究现浇和预制装配式混凝土减震框架滞回曲线饱满,节点塑性变形能力强,刚度和强度退化曲线也较为平缓,提高节点抗震能力.     

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.     

钢接头连接的装配式混凝土叠合梁-柱节点抗震性能试验

在国内外装配式节点研究的基础上,提出了一种钢接头连接的装配式混凝土叠合梁-柱节点,为研究其抗震性能进行了低周往复加载试验.试验结果表明:新型节点中预制梁的型钢接头和纵筋焊接能有效传递二者间的应力;叠合梁-柱节点具有较好的整体性;节点的塑性铰产生在梁的型钢接头和纵筋焊接部位附近,梁柱节点核心区域破坏较小;新型节点耗能能力较好;装配式节点比现浇节点有更高的承载力,但是延性更低.     

钢绞线锚入式预制砼梁柱节点抗震性能

针对现有等同现浇类预制混凝土梁柱节点制作要求高、施工难度大的缺点,提出一种钢绞线锚入式新型预制混凝土梁柱节点。为研究其抗震性能,对3个足尺节点进行低周反复荷载试验。研究结果表明:该新型预制节点与现浇节点相比,具有基本相当的抗震性能;其刚度、滞回耗能、等效黏滞阻尼系数在加载中前期略低,在加载后期有较大提高,甚至比现浇节点的高,变形能力达到避免倒塌的性能要求;预制梁下部架立筋局部无黏结段的构造措施效果不明显。     

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.     

装配式隔震节点的试验研究与分析

提出一种适用于装配式钢筋混凝土隔震结构的新型装配式隔震梁柱节点,对两尺寸和配筋完全相同的现浇式节点和装配式节点进行了低周反复荷载作用下的试验对比研究.基于ABAQUS有限元分析软件对试件建立了精细化有限元分析模型,对比了试验数据和有限元分析结果.结果表明,装配式隔震节点具有跟现浇节点相近的抗震性能.     

现浇与预制再生混凝土框架结构抗震性能对比分析

分别对1/4缩尺且平立面相同的现浇和预制再生混凝土框架结构模型进行了振动台试验,对比研究了2个再生混凝土框架的自振频率、楼层剪力、楼层位移、层间位移等动力反应以及刚度退化、延性等抗震性能.对比分析表明,在弹性和弹塑性阶段前期,随着台面输入加速度峰值的增加,2个模型均呈现自振频率下降、楼层剪力和位移反应逐渐增大的趋势,且动力反应变化趋势和抗震性能差别不大;在弹塑性阶段后期,预制框架后浇节点破坏程度较明显,结构承载力低于现浇框架结构,且刚度退化更为迅速,层间位移较现浇框架结构明显偏大.预制再生混凝土框架抗震能力总体略差于现浇框架,但施工方式的不同对结构延性系数影响不明显.     

摩擦软钢节点阻尼器抗震及抗倒塌性能

依据传统钢梁柱节点提出了新型摩擦软钢双重耗能节点阻尼器,该阻尼器能够将中屈服点软钢屈服耗能和钢板摩擦耗能相结合进而提高节点的抗震及抗倒塌性能.为提高计算效率采用多尺度建模方法进行有限元建模,节点核心区采用精细化建模方式,非节点核心区梁柱部分采用非线性梁单元,针对梁柱钢节点及其平面框架结构进行抗震性能分析.结果表明:在梁柱节点增设节点阻尼器可有效提高梁柱节点的承载力和耗能能力,并吸收外部输入能量,降低结构构件的破坏水平.同时,基于抽柱法将该新型节点应用于平面钢框架结构的静力Pushdown分析和非线性动力时程分析,分析结果表明:在增设该阻尼器后,可以有效降低构件失效点位移,进而提高结构的抗倒塌性能.     

局部后张预应力装配式混凝土框架梁柱节点抗震试验研究

为进一步提高装配式混凝土框架的现场装配效率,提出了一种新型干湿混合式局部后张预应力装配式混凝土框架节点.在施工阶段,采用梁端局部后张预应力的干式连接形成无楼板的可承力框架结构,从而实现逐跨和立体交叉装配施工.在使用阶段,通过预制梁和预制板顶部后浇混凝土面层的湿式连接,形成干湿混合式连接的有楼板装配整体式框架结构.开展了4个预制和1个现浇足尺试件的低周反复荷载试验,对新型节点及可能影响节点性能的相关构造包括弧形预应力筋类型、预应力筋和叠合层纵筋的黏结方式、叠合层纵筋预留孔道内灌浆料类型进行了研究分析.试验结果表明:新型节点为梁端塑性铰破坏,满足强柱弱梁的设计原则;试验强度与理论值相符,具有较好的安全储备;与现浇节点相比,其极限变形能力较强,延性相当,因钢筋滑移的影响耗能较弱.     

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.     

新型预应力装配整体式混凝土框架施工的研究

本文所研究的新型预应力梁柱连接形式一非对称混合连接(简称UNSH连接)主要应用于装配式混凝土框架结构,一方面采用后张有粘结预应力筋将预制梁、柱拼装在一起,另一方面在梁叠合层现浇混凝土内设置连续普通钢筋。预应力筋在设防烈度地震作用下保持弹性.结构塑性变形主要产生在梁柱接缝。后张直线预应力筋既起连接预制构件的作用,又起到承受梁端弯矩的作用,还能在结构变形时产生恢复力;而普通钢筋除了提供梁截面抗弯以外,还在地震作用下通过反复拉压屈服耗散能量。UNSH连接体系施工方便快捷,抗震性能理想,有利于实现梁铰耗能机制,结构恢复性能优越,残余变形小。地震作用下节点核心区破坏极小,损伤主要集中于梁柱连接,易于评估和维修。     

外壳预制核心现浇装配式T型节点抗爆性研究

目的研究外壳预制核心现浇装配式结构体系在爆炸环境下的变形及力学性能,分析其在爆炸情况下的可靠性.方法建立了相同配筋率的整体现浇和外壳预制核心现浇T型节点有限元模型,进行相同爆炸荷载下的节点结构数值模拟及损害特征程度分析.结果两种不同施工工艺的T型节点钢筋应力和位移变化基本一致;新型T节点预制外壳提升了对核心混凝土的保护作用,与现浇T节点相比其损坏情况较弱;爆炸冲击波对新型T节点虽也造成了局部破坏,但未出现大面积混凝土碎裂.结论外壳预制核心现浇装配式结构具有良好的整体性和抗爆性.     

具有不同节点刚度的装配式框架结构在不均匀沉降下的内力响应分析

装配式框架结构与现浇式框架结构相比,梁柱连接节点较为薄弱,对不均匀沉降引起的附加应力更加敏感;由于装配式框架结构的施工方法不同,导致其梁柱节点连接刚度不同,故在不均匀沉降下进行节点连接刚度对装配式框架结构的稳定性影响研究。按照装配式框架结构的层数和跨数,利用Midas Gen软件建立四种工况模型,将地表不均匀沉降以竖向位移的模式施加于装配式框架结构柱脚上,模拟和对比分析不同节点刚度的装配式框架结构内力变化状态,进而总结分析装配式框架结构的内力系数与层数、跨数的关系,同时推导梁内力系数与节点转动刚度系数的理论关系式。研究表明:在不均匀沉降下,梁柱内力变化与节点连接刚度有关;节点连接刚度影响柱-柱、柱-梁的弯矩传递;在节点连接刚度一定,梁的内力变化与跨数有关,与层数无关;柱的内力变化与跨数有关,在单跨结构中,同时受层数影响;梁端弯矩系数与节点转动刚度系数的关系公式曲线,与模型中拟合的曲线相吻合。     

基于多尺度模型的装配整体式混凝土框架结构抗震性能分析

装配工艺的要求和连接接缝的引用使装配式混凝土结构的数值模拟分析面临新的挑战，计算效率与模拟精度之间的矛盾变得更加突出。基于通用有限元软件ABAQUS，采用多尺度建模，模拟分析了装配整体式混凝土框架结构的抗震性能。首先，基于装配整体式混凝土梁柱子结构的试验数据，验证了多尺度单元界面连接方法的正确性。然后，对装配整体式混凝土框架结构的多尺度模型进行了静力推覆分析和动力弹塑性时程分析，并与现浇混凝土框架结构的地震响应和损伤情况进行比较。结果表明，多尺度建模能有效提高计算精度并降低计算成本，很好地模拟装配整体式混凝土框架结构的破坏特征和整体结构的抗震性能；与现浇结构相比，装配整体式框架结构在单向静力推覆作用下抗侧刚度更小、延性更好，在7度罕遇地震作用下抗震性能相近，顶层最大位移增大了3.8%；多尺度建模方法可用于装配式混凝土结构分析。     

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。     

装配式混凝土梁柱节点U型钢筋环扣连接性能研究

为研究装配式混凝土梁柱节点U型钢筋环扣连接的力学性能,进行了4个装配式连接节点和2个现浇节点的单调加载和拟静力试验,观察其破坏现象,研究其滞回性能、承载力、变形能力及混凝土和钢筋的应力应变发展过程。结果表明:所设计的装配式节点钢筋U型环扣核心区混凝土和U型钢筋均实现了预期的破坏形态;2组装配式节点的极限承载力试验值与相应的现浇节点的极限承载力的比值分别为0.80和1.03;装配与现浇节点的初始刚度基本相同,混凝土开裂后,装配与现浇节点的刚度比值分别为0.76和0.85;而装配式节点相对于现浇节点的延性系数比值则达到约2.4倍,延性和耗能性能远高于现浇节点。     

钢绞线锚入式预制装配混凝土框架节点抗震试验研究

为了系统研究钢绞线锚入式预制装配混凝土框架节点的抗震性能,对8个预制节点和1个现浇节点的足尺比例试件进行了低周反复荷载试验研究,探讨了预制装配节点的破坏形态、滞回性能、刚度退化以及耗能能力.试验结果表明,在节点核心区设置附加钢筋,能够有效提高节点的承载能力和变形能力,同时可以实现梁端塑性铰外移.加载前期,预制装配节点的滞回环面积较现浇节点小,但随着荷载的继续施加,预制节点的滞回环面积与现浇节点基本相当.这反映了节点的耗能能力在加载前期较现浇节点差,但后期与现浇节点基本相当甚至超过现浇节点.通过对比以上抗震性能发现,钢绞线锚入式预制装配混凝土框架节点能够满足抗震规范的要求.