节点域刚度对装配整体式混凝土框架结构抗震性能的影响研究

装配整体式混凝土框架结构是目前国内外研究和应用最多的工业化结构体系之一,其梁柱连接节点域的刚度对框架结构整体抗震性能有重要影响。为此,研究了装配整体式混凝土框架结构节点域刚度的数值模拟方法,开展了四种节点域刚度下装配式混凝土框架结构的弹塑性时程分析;在此基础上详细考察了四种节点域刚度下整体结构的振动特性、动力响应、耗能性能和构件性能状态等。分析结果表明:装配整体式混凝土框架结构抗震计算时应考虑节点刚域的影响。不考虑节点刚域将对屈服机制和性能水平等整体弹塑性性能有较大影响,从而为进一步研究装配式混凝土框架结构的整体性能分析提供参考。     

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。     

装配整体式剪力墙节点抗震性能试验及仿真分析

由于装配整体式结构节点与现浇混凝土结构节点相比具有整体性差、约束弱等特点,其抗震性能随着服役期龄期的增加而退化的状况相较于现浇混凝土结构节点更加明显。该文通过装配整体式剪力墙结构节点缩尺试件的动力加载试验获得其恢复力曲线模型,并采用ANSYS有限元软件进行仿真分析,研究不同龄期及不同动力加载频率对连接节点抗震性能的影响。结果表明:随着服役期龄期的增加,装配式剪力墙节点的峰值荷载、刚度、延性系数及耗能能力等抗震性能参数均有一定程度的下降;装配式剪力墙节点抗震性能参数下降速率大于现浇剪力墙节点下降速率;随着动力加载频率的增加,装配式剪力墙节点的峰值荷载、刚度、延性系数有一定程度的下降,但耗能能力有所提高。     

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.     

预制预应力混凝土装配整体式框架抗震性能研究

 在介绍一种预制预应力混凝土装配整体式框架结构体系的基本形式及其结构特点的基础上,通过对三个不同键槽长度的预制混凝土框架中节点的低周反复荷载试验研究,并利用面向对象的开放式计算程序OpenSees对一榀两跨三层框架结构进行静力弹塑性分析,研究了这种框架结构体系的抗震性能。试验和理论分析结果表明：框架中节点的滞回曲线丰满,节点耗能能力较强;框架结构的梁铰耗能机制提高了结构整体的耗能能力;经过合理设计的预制框架结构体系具有良好的抗震能力,完全能够满足抗震设防的要求。     

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.     

FRP增强混凝土框架节点恢复力模型

为研究FRP增强混凝土梁柱节点及其组成框架结构的整体抗震性能,基于FRP增强混凝土梁柱节点的拟静力试验结果,分析了各类试验节点的滞回特性.考虑刚度退化的影响,提出FRP增强混凝土框架节点的三折线恢复力模型及其特征参数取值范围,并给出层间混杂FRP加固节点的恢复力模型表达式.结果表明,各类FRP加固节点的抗震性能相对于对比构件有明显的提高,相对而言层间混杂FRP的增强作用更为有效.所建立的恢复力模型骨架曲线与试验值非常接近,此模型可用于FRP增强混凝土框架结构的弹塑性动力反应分析及其节点的抗震加固设计.     

装配式结构整体式内墙板连接优化与数值分析

文章总结了整体式内墙板的类型、与主体结构的连接构造及特征;针对现有装配式混凝土结构整体式内墙板连接设计与施工存在的突出问题,提出了2种改进的整体式内墙板连接构造方式,从设计和施工2个方面开展优化和改进,给出了此类施工精度控制要点;通过ABAQUS程序建立了带整体式内墙板的装配式剪力墙结构数值分析模型,研究了整体式内墙板采用不同连接构造方式对装配式剪力墙结构整体受力性能的影响,分析了极限承载力、刚度、破坏模式、应力分布规律等。研究结果表明:整体式内墙板的连接构造方式对装配式剪力墙结构的初始刚度和水平极限承载力有较大影响;整体式内墙板与装配式混凝土剪力墙采用合理的梁挂板接筋连接或U型钢卡螺栓连接方式安全可靠,其整体结构均能满足抗震规范的延性要求。研究成果可为整体式内墙板在装配式混凝土结构中推广和应用提供科学依据。     

基于OpenSees的屈曲约束支撑混凝土框架静力弹塑性分析

目的为给出合理的抗震设计建议,研究不同参数的屈曲约束支撑混凝土框架结构的抗震性能.方法对一个四层三跨的混凝土框架结构进行静力弹塑性分析.建立模型过程中,同时考虑材料的非线性,构件的几何非线性.在此基础上,分析外围钢管的刚度、夹层混凝土的强度、内芯软钢的刚度对混凝土框架结构抗震性能的影响.结果屈曲约束支撑外围套管的厚度对其抗震性能有着较大的影响,建议采用厚度为5 mm的钢管.不同约束混凝土强度对屈曲约束支撑抗震的性能影响:层间位移角相差不到10%,属次要因素,混凝土采用C20即可.结论屈曲约束支撑混凝土框架结构具有良好的抗震性能,屈曲约束支撑外围刚度对框架结构的抗震性能影响最大,内部约束混凝土的强度对其影响不大.     

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.     

装配整体式UHPC-NC组合框架抗震性能拟静力试验研究

为研究装配整体式超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete, UHPC)-普通混凝土(Normal Concrete, NC)组合框架的抗震性能,对2榀1/2缩尺的三层两跨框架结构进行了拟静力试验.1榀为装配整体式UHPC-NC组合框架(Precast Concrete Frame, PCF),1榀为全现浇混凝土框架(Reinforced Concrete Frame, RCF).UHPC-NC组合框架采用预制柱、预制U形UHPC梁外壳后浇NC梁芯的叠合梁和节点后浇UHPC制成.研究结果表明：两个框架具有基本相同的破坏过程,PCF的损伤较RCF轻,整体性更好;两个框架的滞回曲线饱满,与RCF相比,PCF的承载能力更高,提高了约16%,PCF的耗能能力高于RCF;PCF的刚度略高,刚度退化稍慢;两个框架的位移延性系数均为3.9～4.6,PCF的位移延性系数更大.装配整体式UHPC-NC组合框架结构的抗震性能优于全现浇框架结构的抗震性能.     

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.     

新型装配整体式预应力楼盖的整体性能研究与有限元分析

基于新型预制预应力空心楼板实验研究,在新型楼盖中采用新型的板板连接和梁板节点。并用有限元分析软件ANSYS计算的结果与实验结果的进行对比,分析得出了新浇筑的混凝土与老混凝土界面的抗拉强度对结构受力性能的影响较小,新型预应力楼盖在竖向荷载作用下具有较好整体工作性能的结论;然后对一个预制空心楼板的装配整体式楼盖模型进行侧向加载,分析计算了其平面内刚度,同时进行有限元模拟分析这种新型楼盖结构的整体性能、宏观破坏模式,得出新型装配式楼盖具有替代整体现浇楼板或普通预制板 后浇面层楼盖的可行性和可靠性。     

外包钢加固对框架结构地震响应的影响

为研究外包钢加固对框架结构质量、刚度、周期的影响,结合具体的工程实例,采用有限元程序SAP2000,对加固后某5层钢筋混凝土框架结构进行弹塑性分析。研究结果表明,外包钢加固会引起构件内力的重分布,弹性状态下形成刚度软弱层,抗震设计时,应从构件截面和结构整体变形两个方面来评价加固后整体结构的抗震性能。     

世构体系框架中节点抗震性能试验研究

通过对3个不同键槽长度的世构体系(预制预应力混凝土装配整体式框架结构)梁柱节点的低周反复荷载试验,研究世构体系框架节点的破坏形态、滞回性能、节点延性、耗能能力和刚度强度退化等抗震性能指标,对世构体系的抗震性能得出一个大致的评价.试验结果表明:世构体系的滞回曲线丰满,具有良好的耗能能力:世构体系的配筋设计可以参照现行的混凝土结构设计规范进行:经过良好的设计施工,世构体系的抗震性能完全能够满足预期的要求:目前采用的键槽长度能够满足抗震的需要.     

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。     

ECC/RC键槽节点装配整体式梁柱结构 倒塌性能试验研究

为了研究键槽连接节点装配整体式梁柱结构倒塌性能以及不同后浇混凝土对其性能的影响,完成了2榀单层两跨梁柱结构的移柱静力加载试验,其分别在节点键槽处后浇普通C30混凝土、高延性ECC混凝土.试验获取了构件力-位移曲线、破坏形态以及变形性能等试验数据.研究结果表明:键槽连接节点梁柱结构在满足常规抗震荷载要求下,变形过程中能较好地形成梁机制、压拱机制以及悬索机制,是一种较好的装配式结构可采取的抗倒塌节点形式.依靠ECC高延性、高极限压应变等优越的材料性能,ECC键槽节点梁柱结构能表现出更高的承载能力以及更好的节点延性.钢筋与混凝土之间的局部不均匀相对滑移有利于结构发展大变形,提高结构的抗倒塌性能.     

新型装配整体式梁板节点受力性能试验研究

为解决现在预制装配式混凝土结构中叠合楼板技术中存在的成本过高、节点连接处受力薄弱、整体性差等问题,提出一种刚接全边界整体预制楼板,并采用环氧树脂涂抹连接处的新型装配整体式梁板节点。针对本文提出的一种新型装配整体式梁板节点悬臂端进行单调静力加载试验,记录了其受力变化过程和破坏特征,获取各梁板节点试件的承载能力、荷载-受拉面筋应变曲线等力学性能。试验结果表明：未经过接缝处理的装配式梁板节点构件表现为弯剪破坏和沿叠合面剪切破坏,而采用本文中涂抹环氧树脂进行连接处理的装配整体式梁板节点试件则表现为受弯破坏。此外,进过接缝处理的装配式梁板节点试件具有较高承载力。这说明,采用本文中涂抹环氧树脂进行连接处理的装配整体式梁板节点试件可以使新旧混凝土更好地形成一个整体而工作。     

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.     

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.