干式连接装配式复合墙体抗震性能试验研究

设计了4榀装配式复合墙体,进行低周往复加载试验,研究灌浆套筒连接、焊接连接、盒式连接和螺栓连接4种不同连接方式墙体的破坏模式、滞回特性、位移延性系数、刚度退化和耗能等特性.结果表明:4种连接件均未破坏,符合强节点、弱构件的抗震设计理念,能满足结构受力需要.各试件破坏形态基本相同,均为剪切破坏,极限位移角均大于1/90.不同连接方式对墙体各项抗震指标影响不同,与灌浆套筒连接试件相比,焊接连接承载力下降7%,位移延性系数上升5%,累计耗能下降22%;盒式连接承载力上升5%,位移延性系数下降33%,累计耗能下降27%;螺栓连接承载力下降13%,位移延性系数上升52%,累计耗能提升62%.焊接连接的试件耗能低、不易施工且焊接质量难以保障;而盒式连接和螺栓连接二者施工不仅便捷,而且具有较好的承载力和耗能能力.     

有限滑动螺栓连接装配式混凝土剪力墙抗震性能试验研究

介绍了一种新型装配式混凝土剪力墙结构,其预制剪力墙之间的水平接缝采用高强螺栓和T形钢框进行连接,竖向接缝采用有限滑动螺栓连接件及钢柱进行连接.对2个装配式剪力墙试件进行拟静力试验,探究了有限滑动螺栓连接件滑动距离对剪力墙破坏特征、滞回性能、承载能力、耗能能力、延性及刚度退化等抗震性能的影响.结果表明:该新型装配式剪力墙有效地实现了三阶段工作机制,滞回曲线饱满,耗能能力较强,延性系数大于6.5,整体抗震性能良好;长孔有限滑动螺栓连接剪力墙的累积总耗能和延性系数分别较短孔有限滑动螺栓连接剪力墙高20.4％和50.7％,但其峰值荷载较后者低27.7％,而且后者具有较高的后期刚度.     

预应力增强的芯管连接组合柱抗震性能试验

针对预制钢管-混凝土组合柱的连接可靠性问题,提出了预应力增强的芯管连接方案,其采用锚入柱预埋钢管内部的Q420高强芯管连接,并通过结构通高设置的后张无黏结预应力筋进行压接增强. 为探讨该新型连接组合结构柱的抗震性能,对1个现浇对比试件和3个采用不同规格芯管连接的装配式试件进行低周反复水平荷载试验,通过对比各试件的破坏形态、滞回曲线与骨架曲线、承载力、刚度、位移延性等,综合评价其抗震性能. 基于试验结果,开展了芯管直径及壁厚、芯管长度、连接盖板厚度、预应力筋张拉控制应力等有限元参数分析. 试验及参数分析结果表明,装配式试件总体上可实现“等同现浇”的抗震性能,但应考虑刚度提高导致结构地震力效应增大的不利影响;随着芯管截面规格的增大,其承载力、刚度及延性性能逐渐提高,采用D152 mm×16 mm芯管的装配式试件为推荐方案;芯管连接件截面积相当时,建议选用惯性矩更大的截面,黏结长度可按3倍直径设计,连接盖板厚度可按构造确定;对于本次设计试件,预应力筋张拉控制应力建议在0.3~0.6倍预应力筋屈服强度标准值范围内确定.     

新型全装配剪力墙抗震性能模拟

参考“螺栓连接件螺栓”式水平接缝连接构造全装配混凝土剪力墙(PSW-1),设计了一种新型“螺栓连接件”式水平接缝连接构造全装配混凝土剪力墙(PSW-2),并通过有限元软件ABAQUS建立了PSW-1、PSW-2和对比现浇剪力墙试件(SW-1)的理论分析模型。在试验工况下对PSW-1进行了单向加载模拟并将所得荷载位移曲线与试验结果进行对比,证明文中数值模拟方法有效;对PSW-1、PSW-2与SW-1进行了低周反复加载数值模拟,研究了这3类剪力墙试件的抗震性能。结果表明,PSW-2新型装配式剪力墙试件的抗震性能总体上优于PSW-1装配式剪力墙试件;PSW-2试件的承载力及刚度与SW-1现浇剪力墙试件基本一致,变形能力略好,但耗能能力略低于SW-1试件;3类试件破坏形态存在一定差异。     

不同连接构造的装配式混凝土剪力墙抗震性能试验研究

试验研究了2种不同连接构造的装配式混凝土剪力墙抗震性能,第一种为钢筋浆锚搭接干式连接节点,第二种则在第一种基础上进行构造变化,边缘构件局部现浇,墙肢中部仍然采用钢筋浆锚搭接连接,形成干、湿混合连接节点.分别制作1片干式连接节点、1片混合连接节点足尺试件进行低周反复荷载加载试验,并与同条件现浇试件进行对比.试验结果表明,在承载力、刚度、位移延性及耗能能力等方面,2种装配式试件均与现浇试件相当,其抗震能力可认为与现浇等同.同时,混合连接节点试件虽在耗能方面稍优于干式连接节点试件,但优势并不明显,且考虑到其施工工艺复杂,现浇混凝土浇筑质量较难得到保障,易对节点抗震性能产生明显不良影响,故不建议采用.     

装配式偏心支撑钢框架拟静力试验研究

为研究端板厚度和连接方式对装配式偏心支撑钢框架抗震性能的影响，进行了2个不同端板厚度的偏心支撑半刚接钢框架和1个焊接连接的偏心支撑刚接钢框架的拟静力试验.结合试验研究结果，对装配式偏心支撑钢框架试件的破坏形态、荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、侧移延性系数、等效粘滞阻尼系数进行了深入分析.试验结果表明：螺栓端板连接偏心支撑钢框架抗震性能良好.端板厚度对装配式偏心支撑钢框架耗能能力具有一定影响，端板厚度由16 mm增加到24 mm，由于破坏延迟，耗能梁段极限剪切承载力提高43.32%. 同时，受高强螺栓-端板连接滑移的影响，偏心支撑半刚接钢框架滞回曲线呈“弓形”，表现出一定的“捏缩”现象.     

中高层装配式复合墙体抗震性能试验研究

为推进装配式复合墙结构向中高层发展,提高墙体的受力性能并改善装配式墙体连接形式,设计制作3个竖向接缝为马牙槎形式、水平连接为焊板焊接形式的中高层装配式复合墙体(竖向边缘构件配筋率不同).通过对墙体试件的拟静力试验,研究此类墙体的破坏现象、破坏机制与滞回特性等,探讨不同竖向边缘构件配筋率对墙体刚度退化、强度退化及耗能的影响;并对比多层复合标准墙体,探讨关键抗震性能指标的变化规律.结果表明:采用马牙槎形式竖向接缝与焊板焊接形式水平接缝,预制墙板与边框协同工作良好,墙体试件破坏形态合理;随着竖向构件配筋率的提高,试件的屈服荷载、峰值荷载及破坏位移逐渐增大,而当开裂位移与开裂荷载增大到一定程度时,不再上升;竖向边缘构件配筋率适中的墙体试件的钢筋应变、刚度退化、强度退化及耗能等综合性能指标较好;通过合理设计可以保证墙体具有较高的承载能力及耗能能力;与多层复合墙体相比,中高层复合墙体连接方式可靠,承载力较高,可为中高层复合墙结构体系的工程应用提供支持.     

螺栓连接装配式混凝土梁静力性能有限元分析

目的研究型钢厚度、混凝土强度及型钢截面形式对螺栓连接装配式混凝土梁的静力性能影响.方法采用ABAQUS软件,对螺栓连接装配式混凝土梁进行有限元分析,得到螺栓连接装配式混凝土梁的静力性能随混凝土强度、型钢厚度及型钢截面形式的变化规律.结果螺栓连接装配式混凝土梁的极限承载力、屈服位移随着混凝土强度和型钢厚度的增加而增加;相同工况下,预埋矩形型钢试件极限承载力,屈服位移大于预埋工字型型钢试件.结论螺栓连接装配式梁节点构造合理,满足结构设计使用要求.综合考虑材料及造价等因素,建议工程中采用C30混凝土、预埋30 mm厚度工字型钢试件.     

IPSW结构竖向缝连接抗剪承载力试验及理论研究

为了验证新型全装配式钢筋混凝土剪力墙(IPSW)结构中竖向缝连接的可行性并研究其抗震性能,制作了2个竖向缝连接试件,并对其进行低周反复荷载试验.试验结果表明,翼缘墙板与腹板墙板之间的连接件(内嵌边框、高强螺栓和连接钢框)能够有效地传递二者之间的相互作用力,保证二者协同工作.然后,分别基于最大拉应力理论、平截面假定和力的平衡条件、抗剪抵抗机构和力的平衡条件,建立了开裂荷载、屈服荷载、极限抗剪承载力的计算模型,并推导了理论公式.结果表明,开裂荷载、屈服荷载以及极限抗剪承载力的试验值与理论值吻合较好.由此可见,IPSW结构的竖向缝连接方案可行,特征荷载的计算模型及计算公式合理.     

预制装配式型钢混凝土干式连接节点抗震性能非线性分析

为了通过简便有效的干式连接法将型钢混凝土柱-钢梁进行可靠的连接,提出一种承载耗能、施工高效和节能环保的新型预制装配式型钢混凝土组合节点,针对节点模块与钢梁之间的焊接连接、螺栓连接和栓焊混合连接等3种不同连接方式的梁柱节点,利用ABAQUS进行非线性拟静力分析,得到该新型连接节点的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线及其延性与耗能系数.研究结果表明:不同连接方式的新型节点试件滞回曲线饱满,焊接节点、螺栓节点及栓焊混合节点的极限承载力分别为241.7,187.1和198.6 kN,均有稳定的强度及刚度退化性能;节点延性系数依次为6.02,8.24和4.25,等效黏滞阻尼系数依次为0.28, 0.28和0.35,均满足抗震性能的限值要求,表明3种连接方式的节点试件变形性能及耗能能力良好,具有良好的承载能力及抗震性能.     

板式模块化钢结构节点抗震性能试验研究

为研究板式模块化钢结构节点抗震性能，开展了4个足尺边节点试件的低周往复荷载试验.基于实测的荷载-位移数据评估了节点的滞回、承载、变形及耗能能力，分析了不同变量下的节点失效模式及抗震性能指标.研究结果表明:失效模式有柱壁板鼓曲、连接件变形和梁翼缘局部屈曲3种；CT2，CT3，CT4试件的滞回曲线呈饱满梭形，最大等效黏滞阻尼系数达0.21~0.25，极限层间位移角达0.07~0.09rad，节点表现出良好的抗震性能及转动能力；核心区柱壁厚度和角钢厚度对节点抗震性能影响显著，柱竖向拼接方式对节点滞回性能和初始抗弯刚度影响显著.研究结果为板式模块化钢结构节点工程应用提供技术支撑.     

装配式钢管混凝土柱梁下栓上焊节点抗震性能试验

为了解决节点对装配式钢管混凝土结构整体抗震性能影响的问题,本文提出了一种新型装配式钢管混凝土柱梁下栓上焊节点方法,为研究其抗震性能,设计并进行了3个下栓上焊节点和1个全螺栓节点的拟静力试验.结果表明:3个下栓上焊节点主要由于梁端屈曲及钢梁翼缘延性断裂导致构件破坏,节点的滞回曲线饱满,耗能能力、刚度退化能力、承载力退化能力良好,表现出接近全螺栓节点的抗震性能.相比于JD1,梁截面尺寸增大后JD3的峰值荷载、刚度及耗能能力有了明显提高,贴板厚度增加后节点的抗震性能并无显著改变.     

新型全螺栓连接承载力的试验研究及性能分析

为进一步完善方钢管柱与钢梁之间连接,提出一种半刚性的新型全螺栓单边梁柱节点连接,这种连接方法具有现场安装方便,造价经济,以及较好的侧移变形能力和抗震性能,所以对于轻钢结构是一种理想连接方式。本文对不同螺栓直径(M16、M20)10.9级高强螺栓与不同厚度钢板(Q345)之间全螺栓连接的32个试件进行了抗压试验,在试验数据分析基础上总结了不同组合连接试件破坏特征以及新型全螺栓抗压强度的变化规律,并且根据有关机械零件强度计算公式,推导出不同组合下新型全螺栓抗压承载力公式,为进一步设计和研究新型全螺栓连接节点提供依据。试验结果表明:极限破坏状态主要为组合板螺纹牙脱扣强度破坏:螺栓直径和组合板板厚是新型全螺栓连接承载力的重要影响因素;推导出的承载力公式为安全考虑,建议K_m取值为较小值0.7。     

循环荷载作用下高强螺栓端板节点抗震耗能性能

为研究高强螺栓端板节点的抗震耗能性能,进行了7个连接件的循环加载试验,分析了钢管和螺栓的两种典型破坏模式以及钢管柱壁厚、螺栓直径、螺栓孔横向间距、螺栓个数,以及钢管柱截面尺寸对连接件耗能能力的影响。研究结果表明:高强螺栓端板连接件的破坏模式与钢管管壁厚度和螺栓强度有关;增大钢管柱壁厚、螺栓直径和截面尺寸以及增加螺栓个数和减少截面尺寸均能提高节点的耗能能力,增大钢管柱壁厚对节点的耗能性能的提高最为显著。     

方钢管柱-H型钢梁全螺栓连接节点抗震性能分析

为针对钢框架梁柱节点在焊接时易发生脆性破坏的问题,在原有的方钢管柱-H型钢梁节点(T-3)下,构建一种通过槽钢连接件采用全螺栓连接方钢管柱-H型钢梁的基准模型(BASE试件)。运用ABAQUS模拟分析,变动轴压比、方钢管柱壁厚、螺栓预紧力,对其抗震性能展开分析。结果表明:BASE模型节点最终以环板螺栓孔撕裂破坏而结束工作,避免了栓焊易出现的脆性破坏;方钢管柱壁厚的增加使节点域强度增强,从而提高节点的延性,耗能能力也随之增强;节点延性随轴压比的增大先增大后减小,变化范围在4.618～2.567;螺栓预紧力从77.5 kN增加到186 kN,刚度提升幅值约61.4%,节点的承载能力也有很大的提升。     

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。     

低周反复循环荷载作用下装配整体式钢骨混凝土框架节点抗震性能试验研究

通过对2组、每组2个足尺寸节点试件进行的低周反复循环荷载试验,研究了装配整体式钢骨混凝土框架节点的抗震性能;其中第一组试件为按"弱节点"设计的中节点,第二组试件为按"强节点"设计的边节点,且对第二组的1个试件的节点核心区附近框架梁H型钢的上、下翼缘采取狗骨式削弱的构造措施.试验结果表明:在相同轴压比的条件下,2组试件均有较好的延性,且第二组试件的耗能能力明显高于第一组试件;对节点核心区附近框架梁H型钢翼缘采取狗骨式削弱,能够将框架梁的塑性铰从梁端根部转移到削弱部位,从而有效地提高节点的抗震性能.节点核心部分和梁拼接部位的型钢腹板采用高强螺栓连接、钢筋采用套管连接的构造方式是安全的.     

装配式钢牛腿偏心受压力学性能试验与有限元分析

装配式钢牛腿,因其结构简单、安装方便、使用安全得到广泛肯定.针对一种新型装配式钢牛腿开展研究.考虑肋板厚度、偏心距、锚板类型,进行了4个不同形式的装配式钢牛腿的偏心受压力学试验.测定了钢牛腿节点的荷载-变形曲线、应力分布状态、极限强度,观测其破坏形式,建立了有限元模型,分析研究了荷载-变形关系和节点弯矩-转角关系.结果 表明:钢牛腿节点呈现出半刚性节点特征.牛腿有两种破坏形式,当锚板无支撑保护时,锚板在牛腿还未达到极限承载力时先屈曲破坏;当锚板有支撑保护时,牛腿的极限承载力取决于螺栓的抗剪强度.从应力分布上对比发现,结构刚度突变处应力集中.连接处的焊缝质量和螺栓的材质是受力的关键,改善它们将极大地提高节点的承载能力.钢牛腿肋板厚度越大,极限承载力越大;偏心距越小,极限承载力越大.节点的初始刚度随肋板的加厚小幅增加,偏心距对节点初始转动刚度影响效果不明显,侧板与锚板安装间隙过大会降低节点刚度,应尽可能减少制作误差.     

带暗支撑预制叠合剪力墙抗震性能试验研究

为了从构造上进一步优化预制叠合剪力墙的连接,分别设计了1片普通局部高阻尼混凝土预制叠合剪力墙和1片带钢板暗支撑的局部高阻尼混凝土预制叠合剪力墙,进行了拟静力试验研究,分析了试件在水平低周往复荷载作用下的承载能力、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、刚度退化以及耗能性能.对比研究了试件的裂缝发展情况以及破坏形态.研究结果表明:塑性铰区采用局部高阻尼混凝土和内置钢板暗支撑的预制叠合剪力墙均能表现出较好的抗震性能,连接构造合理,且钢板暗支撑的引入在提高预制叠合剪力墙承载能力的同时也提高其延性.     

外包 U 型钢-混凝土组合梁与方钢管混凝土柱隔板贯通节点试验

对一种新型外包U型钢混凝土组合梁与钢管混凝土柱隔板贯通节点形式进行低周反复荷载下的试验研究, 并用 ABAQUS 对该试验节点进行有限元分析. 有限元模拟得出节点的破坏位置、应力分布、滞回曲线等抗震性能和试验得出的结果基本一致. 在有限元基础上, 考察 U 型钢梁壁厚、钢管柱壁厚、贯通隔板厚度对节点抗震的影响. 结合试验破坏现象, 对节点构造不足之处加以改进. 结果表明: U 型钢梁壁厚对节点抗震性能有显著影响, 钢管柱壁厚、贯通隔板厚度对抗震性能影响较小; 相比于单一地提高材料尺寸, 合理的构造措施可以更有效率地提高节点的抗震性能, 充分发挥组合材料的优越性, 提高材料利用的效率, 节约工程成本.