新型承插式螺栓连接柱-柱节点抗拉性能研究

为实现模块化钢结构单元房间的上下连接,提出一种新型承插式螺栓连接柱-柱节点,以有无注浆、承插深度为参数设计并制作3个足尺节点试件,并对其进行抗拉试验,分析了各节点的破坏形态、应变分布以及承载能力等,探讨了该新型节点的抗拉性能．建立了数值分析模型,进行了轴拉荷载作用下的受力性能参数化分析,研究了承插深度、螺栓直径及内套筒厚度对节点抗拉承载力的影响．基于高强螺栓的抗剪承载力,提出了适用于该新型节点的抗拉承载力计算公式．研究结果表明：该新型节点可将轴向拉力有效传递至高强螺栓,试件破坏时均出现高强螺栓群被剪断,灌浆节点试件发生破坏时,出现钢材与灌浆料界面的黏结破坏及螺栓周围局部灌浆料的压碎;高强螺栓群在拉力荷载作用下呈端部螺栓受剪较大、中心螺栓受剪较小的分布,试件破坏时,各螺栓承受的剪力趋于相等;灌浆节点与无浆节点相比,灌浆料与高强螺栓协同工作性能良好,弹性阶段最大摩擦力平均值提高64.4%,极限抗拉承载力提高14.1%;承插深度由300 mm增至500 mm,节点极限抗拉承载力提高80.9%;承插深度和螺栓直径对节点抗拉承载力影响较大,内套筒厚度对节点抗拉承载力的影响较小;根据提出的节点抗拉...     

玻璃幕墙中铝合金立柱螺钉连接节点抗拉性能试验

为研究玻璃幕墙中铝合金立柱螺钉连接节点的受力性能,通过一套自主设计的加载装置进行了20个连接件的单钉抗拉连接静力试验,分析了立柱和螺钉的3种典型破坏模式以及螺钉种类、螺杆直径、螺钉螺距和腐蚀条件等因素对连接件承载性能的影响,根据试验结果拟合出了铝合金立柱螺钉连接的极限抗拉承载力的计算公式。研究结果表明:铝合金立柱螺钉立柱连接节点的典型荷载-位移曲线上升段可分为弹性、强化、滑移3个阶段,可将强化阶段的强化极限点作为工程设计破坏阶段之用;在相近直径系列试件中,盘头螺钉的延性系数和极限刚度普遍大于自攻螺钉;螺钉类型、螺杆直径和腐蚀条件对节点的极限承载力和刚度影响最为显著,试件极限承载力随螺杆直径的增长而呈增大趋势,自攻螺钉试件的极限承载力大于盘头螺钉,而当自攻螺钉公称直径超过立柱型材局部厚度后,相对于盘头螺钉表现出承载力大幅下降的试验现象;通过回归分析得到的极限抗拉承载力计算公式与试验值比较,两者吻合良好。     

不同轴压比下的自密实混凝土加固框架节点抗震性能试验研究

制作了3个自密实混凝土加固框架中节点,采用MTS伺服加载系统进行自密实混凝土加固节点的拟静力试验,研究不同轴压比对自密实混凝土加固节点抗震性能的影响.3个加固试件的轴压比分别为0.1,0.2,0.3.通过对试件破坏过程、新老钢筋应变、荷载位移滞回曲线等试验结果的分析得到:随柱端轴压比的增加,柱端压力对节点核心区的约束作用逐渐增大,加固节点的抗剪承载力、耗能能力、结构刚度等随之提高,而加固节点的极限位移、位移延性系数随之降低.     

基于OpenSees的钢管混凝土柱-钢梁错层节点抗震性能有限元分析

为研究钢管混凝土柱-钢梁错层节点抗震性能,基于已有试验研究成果,利用OpenSees有限元软件,对钢管混凝土柱-钢梁错层节点进行数值模拟,将模拟结果与试验结果进行对比,两者较吻合。通过数值模拟,分析了轴压比、混凝土强度等级和钢材强度等参数对钢管混凝土柱-钢梁错层节点抗震性能的影响。结果表明:在轴压比为0.3～0.7范围内,随轴压比增大,结构承载力降低明显;随混凝土强度等级提高,试件极限承载力特征值增大较为明显,最大增幅达9.39%;通过对比发现,合理提高钢材强度可以有效增加结构承载力和延性,当模拟计算Q345钢材时,试件极限承载力增加了26.08%,破坏点位移值增加了8.41%。     

配置高延性不锈钢钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

进行了6个配置高强度、低弹性模量、高延性的不锈钢钢筋混凝土柱的拟静力试验,并与普通钢筋柱对比,研究其破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、位移延性等抗震性能和承载力,并分析轴压比和纵筋配筋率的影响。结果表明:不锈钢试件均发生柱根部正截面压弯破坏;其滞回曲线与普通钢筋试件的相似,但耗能能力更好;不锈钢试件的位移延性系数比普通钢筋试件的略低,但其屈服位移和极限位移分别比普通钢筋试件的大21%～24%和2%～19%;不锈钢试件的受弯承载力计算值和试验值之比与普通钢筋试件的相近,平均为0.79,具有一定的安全储备;当箍筋间距大于100mm时,其约束作用对试件承载力的提高不明显。     

预埋波纹管钢筋约束浆锚连接的预制剪力墙有限元分析

目的 基于预埋波纹管钢筋约束浆锚连接预制混凝土剪力墙的抗震性能试验结果,研究不同参数对其受力性能的影响规律。方法 合理地选用混凝土和钢筋的本构关系,采用有限元软件ABAQUS对该种浆锚连接预制剪力墙进行数值模拟。以轴压比、搭接长度和灌浆料强度为变量进行扩展分析,研究墙体的承载力及延性、刚度、耗能能力。结果 轴压比0.4时,剪力墙峰值承载力比轴压比0.2试件增加了13.2%;轴压比增加至0.6时,墙体试件峰值承载力下降至轴压比0.2试件的90%。当钢筋搭接长度从0.7 l_a增至1.6 l_a时,墙体承载力有所提高,但延性和耗能逐渐降低;与钢筋直锚连接的剪力墙试件相比,搭接长度0.9 l_a的试件与直锚试件延性相近。增大灌浆料强度未对该种连接方式预制剪力墙的力学性能产生明显影响。结论 预埋波纹管钢筋约束浆锚连接预制混凝土剪力墙的抗震性能良好,说明采用预埋波纹管和螺旋箍筋约束的组合连接形式可靠。     

灌浆套筒连接钢筋高温后抗拉性能试验

目的研究灌浆套筒连接钢筋高温后的抗拉性能,为采用灌浆套筒连接钢筋的装配式钢筋混凝土结构火灾后性能评估提供依据.方法选定直径为25 mm的钢筋,用灌浆套筒连接,制作5个试件,分为三组.第一组1个试件,不升温,用于抗拉性能对比.第二组和第三组各有2个试件,在火灾试验炉中按ISO 834曲线升温15 min和25 min,用热电偶采集受火试件内灌浆料的温度时间曲线,受火试件的温度降到室温后,在试验机上进行拉伸试验,测出5个试件的极限承载力.结果根据试验结果,初步确定影响试件破坏形式的灌浆料临界温度在700℃附近,拟合出了在ISO 834升温曲线下灌浆料经历的最高温度与套筒连接试件极限承载力之间关系的经验公式.结论火灾产生的高温会降低灌浆料的力学性能,对高温后套筒连接钢筋试件的极限承载力有明显影响;拟合的经验公式对装配式钢筋混凝土结构火灾后性能定量评估具有重要的参考价值.     

套筒约束两根钢筋浆锚搭接拉伸试验研究

为了改善预制构件钢筋连接的施工便利性及提高连接效率,提出两根钢筋套筒约束浆锚搭接接头,进行了12个以搭接长度为变化参数的Ⅱ型搭接接头、63个以搭接长度和钢筋直径为变化参数的Ⅲ型搭接接头的拉伸试验,研究了试件的破坏形态、极限承载力、力-位移曲线及钢筋和套筒的应变,提出搭接接头的平均黏接应力的计算公式.与单根钢筋的I型搭接接头的相同之处为:试件破坏形态有套筒外钢筋拉断及钢筋与灌浆料滑移两种,套筒端部环向拉应变大于套筒中部,套筒中部近钢筋处拉应变大于远钢筋处.直径相同的钢筋拉断试件,套筒中部远钢筋侧环向应变随搭接长度增加而减小;不同处:Ⅲ型接头椭圆型套筒对灌浆料的约束力小于I型接头圆形套筒,造成Ⅲ型接头加载后期套筒外钢筋未表现出明显的屈服台阶,Ⅲ型接头钢筋滑移试件极限荷载时套筒中部远钢筋处环向应变未表现出I型接头随直径d增大而增大的趋势,Ⅲ型接头的搭接长度较大.     

压弯剪扭钢筋混凝土T形截面柱抗震性能试验研究

为研究钢筋混凝土T形截面柱在压弯剪扭复合受力下的抗震性能,以轴压比、扭弯比与肢高肢厚比为变化参数,设计了6根钢筋混凝土T形截面柱试件进行恒定轴压下弯剪扭低周反复加载试验.观察了试件的破坏过程及形态,获取了其扭矩-扭转角滞回曲线和荷载-位移滞回曲线.基于试验数据,分析了不同变化参数对该类T形柱抗震性能指标的影响.结果表明：随着扭弯比的增大,钢筋混凝土T形截面柱的破坏形态表现为弯曲、弯扭和扭转剪切破坏;n=0.36与n=0.3相比,构件的抗扭与抗弯延性分别提高了31%与63%;γ=0.08～0.21时,随着扭弯比增大,试件的抗扭承载力与极限扭转角均有所增大,幅度分别为34%～52%与35%～58%,转角延性系数增大,幅度为24%～38%;ξ=2.5～3.0范围内,肢高肢厚比越小,T形柱的各项抗弯和抗扭承载力指标虽然降低,但提高了扭转和水平位移延性系数;试件的耗能能力主要取决于弯剪耗能能力;增大轴压比与扭弯比都会加快T形柱的扭转及侧移刚度退化;试件的受扭强度退化系数在0.80～0.98之间,受弯强度退化系数在0.75～1.00之间.     

榫卯-灌浆套筒混合连接装配式方墩轴压性能研究

已有研究表明,榫卯-灌浆套筒混合连接装配式方墩（简称混合连接拼装桥墩）的抗震性能接近于整体现浇桥墩。为进一步探讨混合连接拼装桥墩的轴压性能,以钢管的长度、直径以及壁厚等为变化参数,进行1个整体现浇桥墩（编号ZT）和4个混合连接拼装桥墩（编号GTA-0~GTD-0）的轴压承载力试验,结果表明,GTA-0~GTD-0试件的承载力比ZT试件提高了10.1%~14.4%,其延性系数均大于ZT试件;GTA-0~GTD-0试件的轴压承载力随钢管直径和长度的增大而增大,而钢管壁厚对于试件承载力的影响较小;拼装桥墩的破坏位置随着钢管长度的增加而上移,逐渐接近于整体现浇桥墩,但二者的破坏模式基本相同。     

BFRP螺旋条带内约束海水海砂混凝土圆柱的轴压性能

为研究以BFRP筋作为纵向增强筋、连续BFRP螺旋条带作为约束元件且带保护层的新型海水海砂混凝土圆柱的轴心受压性能,对8根短柱试件进行轴压试验,研究了BFRP纵筋配筋率和BFRP条带的宽度、间距对其轴压性能的影响;并基于试验数据推导了该类受压构件轴压承载力的计算表达式。研究结果表明：有条带约束试件的破坏过程和机理为试件高度中部混凝土保护层先剥落,然后螺旋条带断裂,随后核心混凝土压碎、纵筋屈曲,保护层剥落范围小于无条带约束试件;BFRP螺旋条带能对核心混凝土和BFRP纵筋有一定约束效应,可提高BFRP纵筋抗压强度利用率;试件抗压承载力随BFRP纵筋配筋率增大而提高;条带约束可使试件承载力提高0.9%～10.4%,极限位移增大16.39%～130.82%;减小条带间距或增大条带宽度均能提高试件承载力;试件位移延性系数总体不高;采用文中推导的轴压承载力计算表达式得到的计算值与试验值吻合较好。     

非贯通式钢管混凝土柱—梁节点偏压性能

为研究柱钢管不全贯通式钢管混凝土柱—梁节点的偏压性能,探讨了偏压试验中的节点试件的破坏形态、极限承载力及变形能力等情况,并采用DIANA软件进行参数化非线性有限元方法分析。试验及分析结果表明,节点具有较好的延性,节点方案是可行的。有限元分析可较好地模拟偏压试件的变形及极限承载力、裂缝开展以及钢筋应变分布规律。偏心距的增大会使得偏压试件承载力降低,配筋率的增大会使得偏压试件承载力提高,偏压构件的环筋应变沿受压侧向受拉侧衰减,形成不均匀的约束力。     

不同连接的暗柱预制空心剪力墙抗震性能

为探索高效合理的暗柱预制空心剪力墙连接方式，解决连接施工和质量检验困难的问题，提出了3种水平接缝连接方式：暗柱通过竖向附加钢筋贯通连接、U形钢筋间接搭接及钢节点连接. 通过3个暗柱预制空心剪力墙和1个现浇空心剪力墙的拟静力试验，研究了各试件的抗震性能与水平缝工作性能. 结果表明，各试件均呈现压弯破坏特征，实现了预期的强剪弱弯目标. 预制试件的延性系数在4左右，与现浇试件相比，各预制试件耗能与变形能力稍弱. 各预制试件极限位移角为1/56~1/67，弹塑性变形能力满足现行规范要求. 试件水平接缝处易形成贯通裂缝，但水平抗剪构造可满足抗剪需求. 分析了基于规范计算试件抗弯承载力的适用性，并提出了考虑水平缝影响的抗弯承载力计算方法.     

方钢管混凝土柱隔板贯通节点静力拉伸试验

为研究方铜管混凝土柱与钢梁受拉翼缘连接的结构性能,基于隔板贯通节点承载力理论,对11个十字形节点试件选行了静力拉伸试验研究结果表明,圆弧倒角型隔板贯通节点具有较好的承载力和延性,影响节点承载力的主要因素是隔板的厚度与浇注孔直径,其次是钢管的宽厚比和隔板外伸长度;在铜管中填充混凝土有利于提高节点的屈服承载力和刚度,但混凝土的强度对节点承载力影响不大．试验值与理论计算值比较分析表明,隔板贯通节点局部抗拉承载力理论计算公式对于填充混凝土的试件偏于保守,但过高估计了空铜管试件的承载力．     

内置方钢管高强再生混凝土叠合柱轴压性能有限元分析

为研究内置方钢管高强再生混凝土柱的轴压性能,使用ABAQUS软件对现有试验的2个试件进行建模分析,验证了模型的准确性,并在可靠的模型基础上进行了13个试件的参数分析,变化参数为方钢管厚度、方钢管强度和长细比。结果表明:所建立的有限元模型出现了与试验结果一致的纵筋屈曲和钢管撕裂变形,荷载–轴向位移曲线高度一致,极限承载力平均误差在5%以内;钢管厚度的提高对轴压承载力和刚度影响不大,钢管屈服强度的提高对轴压承载力和残余承载力提升较大;随着长细比的增大,叠合柱的轴压刚度和极限承载力出现明显退化,拟合了轴压稳定系数与长细比之间的数值计算方法,可供叠合柱设计参考。     

轴压比取值对考虑波纹管组合钢筋浆锚连接预制剪力墙抗剪性能的影响

目的研究考虑波纹管组合、钢筋约束浆锚连接的预制混凝土剪力墙在低周期反复荷载作用下的抗剪性能.方法通过4片剪力墙构件的拟静力试验,在设计轴压比取值分别为0.2和0.4的试验工况下对剪力墙的破坏模式、承载力、延性和耗能能力等方面进行分析,得到了荷载与位移关系的滞回曲线和骨架曲线.结果 4个试件的破坏模式主要表现为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;各试件滞回曲线饱满,骨架曲线也基本一致,采用0.4轴压比的剪力墙试件承载力比轴压比为0.2的试件提高了25%,延性系数均大于4,预制剪力墙试件的弹塑性层间位移角大于1/120.结论预制墙体的设计轴压比取值较大者,其内部浆锚钢筋连接仍然保证可靠,在地震作用下墙体的吸能与耗能能力越大.     

高强方钢管高强混凝土轴压短柱力学性能的有限元分析

目的对混凝土与钢管受力情况及构件破坏过程进行分析,研究其力学性能,以提高构件极限承载力.方法合理选取高强钢材与高强混凝土材料的本构关系,采用有限元分析软件ABAQUS建立了16根高强方钢管高强混凝土轴压短柱有限元分析模型,对混凝土与钢管受力情况及构件破坏过程进行分析.结果高强方钢管高强混凝土轴压短柱受力过程主要分为4个阶段:弹性阶段、弹塑性阶段、下降阶段、平缓阶段.提高钢管的屈服强度,构件的承载力增大,而延性变化不大;提高混凝土抗压强度,构件初始刚度变化不大,承载力增大,延性变差;增大构件含钢率,构件的初始刚度和承载力变大,且延性提高.结论高强方钢管高强混凝土轴压短柱充分利用了高强混凝土抗压与高强钢材抗拉的材性特点,其相互组合作用使构件极限承载力有了显著的提高.     

新型限制力装置滞回性能试验研究

为满足结构理想延性构件的7项性能目标,提出一种新型限制力装置的完整构造和设计方法。设计4个新型限制力装置试件,完成大位移滞回加载试验和低周反复荷载试验,研究新型限制力装置的屈服荷载、屈服位移、弹性刚度、极限荷载、极限位移、屈服后刚度、延性系数、滞回曲线、等效黏滞阻尼系数和骨架曲线。研究结果表明:新型限制力装置具有抗压抗拉承载力、稳定的屈服平台和饱满的梭形滞回曲线;限制力由最大轴向位移确定;等效黏滞阻尼系数随着变形增大而增大;骨架曲线为双线性;特殊构造具有拉压先后失效特征;新提出的限制受拉位移构造提供了二道防线;新型限制力装置可应用于空间结构以满足双向承受轴力、抗连续倒塌和消能减震功能要求,也可作为一种新型屈曲约束支撑和消能减震装置。     

方钢管混凝土柱-钢蜂窝梁中柱节点骨架曲线影响因素

为了分析不同因素对内加强环式方钢管混凝土柱-钢蜂窝梁节点荷载-位移骨架曲线的影响,采用有限元软件对27个中柱节点在低周往复荷载下的受力过程进行模拟;模拟前采用已有试验数据对模拟方法进行验证,提取各节点的荷载-位移骨架曲线,并计算各节点的屈服荷载、极限荷载、破坏荷载、屈服位移、极限位移和位移延性系数。结果表明:环板宽度、环板厚度、轴压比和梁柱端第1个孔洞中心到柱壁的距离对节点荷载-位移骨架曲线影响较小,钢材屈服强度、柱截面含钢率、梁柱线刚度比、孔间距和开孔率对节点荷载-位移骨架曲线影响较大;钢材屈服强度和梁柱线刚度比增大,节点的承载力显著增强,位移延性系数明显减小;柱截面含钢率增大,节点的承载力增大,但屈服位移和极限位移逐渐减小,骨架曲线呈现显著下降的趋势;孔间距增大或开孔率减小,节点承载力显著增大。     

盲眼螺栓连接方钢管混凝土T型节点的抗拉性能

为了研究混凝土粘结效应对盲眼螺栓T型节点抗拉性能的影响,进行了4个螺栓连接角钢-钢柱T型节点的单调静力拉伸试验,其中,2个试件为钢管混凝土节点,另2个为空心钢管节点,并与传统高强度螺栓节点进行了对比研究。将各试件的破坏模态及荷载位移曲线进行了对比分析,并提出了考虑混凝土粘结效应的盲眼螺栓受力模型。最后将各试件的极限承载力与EC3规范公式计算结果进行了比较。研究结果表明,混凝土硬化后产生的粘结效应,紧紧地裹住盲眼螺栓的套管,改变了盲眼螺栓的受力机理,节点的屈服荷载和初始刚度均得到提高,性能得到改善;节点的承载能力取决于角钢的性能,混凝土粘结效应对其影响不大;考虑混凝土粘结效应后,盲眼螺栓节点的抗拉承载力与传统高强度螺栓并无明显差别,能够替代传统高强度螺栓连接钢管混凝土节点;在填充混凝土之后,节点的延性系数增大。