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.     

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.     

钢骨-钢管混凝土组合柱的纯弯力学性能

为研究钢骨-钢管混凝土组合柱的抗弯性能,采用有限元软件ABAQUS数值计算方法分析不同的钢管强度、钢骨强度、钢管厚度、钢骨截面惯性矩和混凝土强度等级对钢骨-钢管混凝土组合柱的抗弯力学性能的影响.研究结果表明:数值计算结果与试验结果吻合良好;钢管强度、钢管厚度、型钢的截面惯性矩及混凝土强度等级对其抗弯力学性能均有影响,但影响程度不同.     

钢管混凝土扁柱-钢梁节点抗震性能有限元分析

为避免钢框架结构中梁柱节点凸出墙体,文章提出一种钢管混凝土扁柱与钢梁节点,采用ABAQUS有限元模拟软件建立4个不同连接位置的钢管混凝土扁柱-钢梁节点的有限元模型,分析节点在低周往复荷载下的破坏模式和抗震性能;结果表明,所提出的节点构造可以实现梁柱刚性连接,所有节点均发生梁铰破坏,抗震性能和耗能能力良好。进一步研究轴压比、竖向隔板厚度和连接构造对节点抗震性能的影响规律,结果表明：随着轴压比的提高,柱端峰值承载力随之下降;减小柱内竖向内隔板的厚度会导致柱端承载力的降低;将盖板连接改为竖向加劲肋连接后,能有效缓解节点处柱壁的应力集中现象。     

高强钢骨混凝土框架柱的抗震性能

通过10根高强钢骨混凝土框架柱与高强钢筋混凝土框架柱及普通钢骨混凝土框架柱的低周反复荷载试验,全面分析了高强钢骨混凝土框架柱抗震性能的影响因素·在和普通钢骨混凝土框架柱及高强钢筋混凝土框架柱比较的基础上,对高强钢骨混凝土框架的变形能力、耗能性能、累积损伤模型等进行了研究,结果表明,高强钢骨混凝土柱具有良好的抗震性能·     

预制钢桁架混凝土组合剪力墙抗震性能研究

将型钢桁架代替普通钢筋配置在钢筋混凝土剪力墙中形成钢桁架混凝土组合剪力墙,该剪力墙便于预制和安装,适合用于装配式建筑。采用ABAQUS有限元分析建立了钢骨混凝土剪力墙的抗震分析模型,利用试验数据进行了验证。进而使用该模型研究了钢桁架混凝土组合剪力墙的抗震性能,对5个不同设计参数的钢桁架混凝土剪力墙进行了往复加载模拟,研究轴压比和型钢含钢率对其滞回性能、变形能力、刚度退化以及耗能能力的影响。结果表明:轴压比增大对于钢桁架混凝土组合剪力墙的变形能力和耗能能力均不利;增加型钢柱的含钢率能有效提高剪力墙的抗剪承载力,增加型钢腹杆的含钢率对剪力墙耗能能力的提高明显,对承载能力提高较小。     

预制拼装UHPC组合混凝土柱轴压性能试验研究

为改善装配式建筑连接区域的力学性能,将具有优异力学性能的超高性能混凝土(UHPC)用作连接区域的永久模板,与核心混凝土形成UHPC组合混凝土构件.为研究该新型预制拼装UHPC组合混凝土柱的轴压性能,开展了短柱轴压试验,考察预制UHPC板中纤维含量和预制UHPC板厚度对轴压性能的影响,分析了组合柱和普通钢筋混凝土柱的轴压承载力、延性和耗能等轴压性能指标的差异.结果表明：相比普通钢筋混凝土柱,组合柱的轴压承载力提高了57%～94%,耗能提高了一倍多;预制UHPC外壳中钢纤维含量为3%组合柱的轴压性能,比纤维含量为2%组合柱的轴压承载力、延性和耗能分别提高了23%、56%和114%,即预制UHPC板中纤维含量从2%提高到3%,显著改善了轴压性能.在试验分析的基础上,参照现行《混凝土结构加固设计规范》提出了该新型预制拼装UHPC组合柱的轴压承载力实用计算表达式,给出了UHPC抗压强度折减系数的建议取值.     

新型PEC柱-钢梁T形件焊接连接中节点抗震性能的有限元分析

为研究新型钢板组合PEC柱-钢梁节点连接的抗震性能,以采用预拉对穿螺栓的新型PEC柱-钢梁T形件焊接连接中节点试验试件为研究对象,考虑轴压力、PEC柱截面形式与钢板组合截面布置方式等设计参数,利用有限元软件ABAQUS建立4个中节点有限元模型并对其滞回性能进行模拟.研究结果显示:柱轴压力提高了节点连接的初始抗弯刚度,而二阶效应降低了其抗弯能力;采取钢结构翼缘卷边增强了混凝土的约束作用,更好地满足"强柱弱梁"的抗震要求;钢板组合截面布置是决定梁柱连接刚度合理匹配的关键;预拉对穿螺栓表现出部分自复位功效,且较好地实现了混凝土斜压带传力模式,相应降低了节点域腹板的抗剪要求;所有试件破坏模式均因T形件的加强使得梁上塑性铰出现位置向T形件腹板尾部附近梁截面转移,且所有试件达到破坏时节点转角均超过0.02弧度,表明该节点连接能较好地满足抗震对节点转动能力的需求.     

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。     

预制混凝土管组合柱-钢梁节点核心区受力性能分析

建立了预制混凝土管组合柱-钢梁节点在往复荷载作用下受力性能分析的精细化有限元计算模型.根据已完成的6个"弱节点"试验结果,对比分析试验与模拟试件的破坏模式、梁端荷载-位移骨架曲线和特征点荷载,验证了有限元模型的准确性.研究了预制混凝土管组合柱-钢梁节点核心区受力全过程工作机理,并对各关键组件的应力、应变发展规律及其相互作用进行分析.通过有限元模型参数化分析,研究了轴压比、钢套箍厚度、钢套箍延伸高度、预制混凝土管强度及芯部混凝土强度等因素对节点承载力和变形能力的影响.分析结果表明:在梁端往复荷载作用下,钢套箍屈服"拉力带"和核心区混凝土"斜压杆"机构共同抵抗节点剪力;峰值荷载时钢套箍以刚体变形为主,极限荷载时钢套箍腹板大面积屈服;芯部混凝土、钢套箍与预制混凝土管之间界面接触相互作用力分布不均匀;轴压比、钢套箍厚度、预制混凝土管和芯部混凝土强度对节点承载力及变形能力影响较大,增大钢套箍厚度可以显著提高节点承载力及变形能力;钢套箍延伸高度增加可以提高节点变形能力,但对承载力影响不明显.建立了预制混凝土管组合柱-钢梁节点受剪计算模型,理论值与模拟值吻合较好且偏于安全.     

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.     

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.     

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.     

钢骨-钢管混凝土轴压短柱的延性和承载力

为合理分配钢骨-钢管混凝土组合柱的含钢量及充分发挥组合柱的受力性能,采用有限元软件ADINA数值模拟和理论分析的方法分析不同的钢管厚度、钢骨强度和混凝土强度等级对钢骨-钢管混凝土轴压组合短柱的延性性能和承载力的影响.通过分析,对延性约束指标进行了修正,同时基于回归分析建立了组合柱的承载力计算公式.研究结果表明:用ADINA软件模拟组合柱的受力性能是可行的;延性约束指标能够体现出组合柱的延性性能,为合理配置钢管和钢骨的用量提供了参考依据;建立了简洁且与试验数据吻合良好的承载力计算公式.     

分散式钢棒混凝土柱非线性数值模拟研究

 针对实腹式型钢混凝土柱施工难度大、造价高的特点,文中基于核心区钢骨含钢量相同的原则给出了一种低工程造价、低施工难度的分散式钢棒核心钢骨混凝土柱,初步试验已验证两种柱的力学性能相近,该论文则是更深入地研究这种新型截面柱的抗震性能。通过考虑材料本构关系的非线性以及P-Δ效应,应用有限元软件（ABAQUS）建立分散式钢棒核心钢骨混凝土柱的非线性有限元模型,开展轴压比、含钢率、混凝土强度以及核心钢棒屈服强度等对分散式钢棒核心钢骨混凝土柱荷载位移曲线、水平极限承载力及延性系数影响的研究,结果表明：分散式钢棒核心钢骨混凝土柱水平极限承载力受轴压比和混凝土强度的影响明显,而含钢率和核心钢棒屈服强度对水平极限承载力影响很小;延性系数是一个比较敏感的指标,受各种因素的影响均较明显。     

带边框预制装配式剪力墙关键技术研究进展

预制装配式剪力墙结构是实现住宅产业化及建筑节能减排的重要途径.从国家住宅产业化的发展、预制剪力墙整体及构件受力性能、带边框剪力墙的抗震性能、钢筋和钢管灌浆套筒连接技术、考虑加载速率影响的剪力墙抗震研究五个方面对剪力墙的受力性能、破坏机理、变形能力等方面进行综述.通过分析指出,将边框(钢管混凝土、型钢等约束端柱)引入预制装配式剪力墙中可以有效改善传统单一的抗震防线,利用约束端柱和剪力墙形成多道防线提高结构整体抗震性能.因此,对带边框预制装配式剪力墙的承栽能力、变形性能、破坏模式等问题需要进行深入研究.     

预应力连接型装配式混凝土桥墩受力性能研究

为了探究地震作用下,不同连接形式对混凝土桥墩抗震性能的影响,设计了预应力连接型装配式混凝土桥墩与整体现浇桥墩两种连接形式的桥墩,分析预制拼装双柱桥墩节点的失效机理.对预应力连接型式装配式混凝土桥墩与现浇桥墩采用拟静力试验方法,观察、记录试件的受力变形、破坏现象,分析两种桥墩的抗震性能.通过对桥墩承载能力、位移变形、耗能...     

PEC柱型钢梁端板连接框架抗震性能研究

为了研究焊接H型钢部分包裹混凝土柱-型钢梁端板连接框架骨架曲线、延性、耗能能力等抗震性能,设计3榀框架试件在低周往复荷载作用下进行试验。试件参数是端板厚度和柱翼缘厚度。通过试验,研究讨论了改变端板厚度和柱翼缘厚度对框架抗震性能的影响:分析了试件的骨架曲线、延性、耗能能力抗震性能指标。试验结果表明:柱翼缘厚度从12 mm增加到16 mm,框架节点初始刚度增加39.95%,端板厚度从12 mm增加到20 mm,初始刚度增幅11.76%;增加端板厚和柱翼缘厚可提高框架初始刚度;3榀框架试件的延性系数在4.41~5.38之间,说明PEC柱与型钢梁端板连接框架具有良好的抗震性能;增加端板厚度和柱翼缘厚度可以增加框架结构塑性性能。     

L形钢管混凝土组合柱抗震性能分析及水平承载力设计方法

为研究不同构造参数对L形双板连接钢管混凝土组合柱(LCFST-D柱)抗震性能的影响规律,通过建立有限元模型并与已有试验结果进行对比,在验证模型合理准确的基础上,对轴压比、钢管截面尺寸、宽厚比、连接板厚度、长细比、混凝土及钢材强度进行参数化分析。结果表明:轴压比小于0.6时,提高轴压比可以适当提高峰值荷载;随着轴压比的继续增大,峰值荷载都降低;单肢截面尺寸的增加,可以明显提高承载力、延性、耗能能力和极限变形能力;随着长细比的增加,承载力急剧降低,但耗能能力提高;连接板厚度的减小可以提高耗能能力。水平承载力设计公式预测值与试验值吻合良好,平均误差小于6%。     

装配式地铁车站外墙-底板节点抗震性能研究

针对装配式地铁车站结构,提出一种新型的车站外墙-底板连接节点。该节点通过车站单侧半预制墙板与底板伸出的竖向U型钢筋搭接连接来实现侧墙与底板间的内力传递。为研究该节点的抗震性能,结合实际工程设计制作PSJ1,PSJ2和PSJ3这3个节点区位置各不相同的足尺预制拼装节点试件,并通过拟静力试验研究节点的破坏形态、承载能力、滞回性能以及U型筋搭接连接的传力性能。研究结果表明：U型钢筋的搭接连接能够有效传递钢筋应力;搭接连接区可能出现钢筋弯弧段的断裂破坏以及弯弧内部混凝土的压碎破坏,两种连接失效模式均可归因于钢筋与混凝土之间的黏结退化;将U型筋搭接位置设置于外墙的加腋段,可有效防止连接失效对节点抗震性能的影响,使节点的极限承载力进一步提高。