基于OpenSees的碳纤维加固梁柱节点有限元分析

采用有限元软件OpenSees对中间层边柱采用CFRP加固的梁柱节点进行了数值模拟分析,并与实验结果进行了对比,主要模拟和研究了CFRP加固节点核心区混凝土非线性抗剪性能、核心区梁柱纵筋锚固滑移性能、梁柱混凝土强度等级等因素对节点抗震性能的影响。     

低周反复荷载作用下钢筋混凝土框架梁柱节点核心区抗剪强度的试验研究

本文通过30个钢筋混凝土框架梁柱节点在低周反复荷载作用下的试验,对梁柱节点核心区的受力性能以及影响核心区混凝土抗剪强度的几个主要因素,如直交梁约束、轴压比、剪压比、配箍率以及梁纵筋在核心区的锚固滑移等进行了研究,并提出节点核心区混凝土抗剪强度计算公式及有关设计建议。同时进行了6个转移梁塑性铰的节点试验,探索了避免梁纵筋在节点核心区的滑移、改善节点抗震性能的新途径。     

再生混凝土框架梁柱中间节点试验研究

对6个再生混凝土框架梁柱中间节点足尺构件进行低周反复荷载试验,研究低轴压比条件下再生混凝土节点区的粘结锚固性能。通过改变穿越节点核心区的梁纵筋直径、强度来研究再生混凝土节点的最小相对锚固长度,同时研究新的构造措施对节点粘结锚固性能及核心区抗剪能力的影响。结果发现在低轴压比条件下,按照普通混凝土规范设计的再生混凝土框架梁柱中间节点发生粘结滑移破坏,减小梁纵筋直径或在贯穿节点区的梁纵筋上焊接横向锚固钢筋均可以提高节点区的粘结锚固性能。再生混凝土节点抗剪承载力应在普通混凝土节点计算公式的基础上进行折减。     

新型纤维改性混凝土装配式框架节点抗震性能分析

为研究在节点核心区及键槽区等后浇区部分采用纤维改性混凝土对梁柱节点抗震性能的影响,基于此概念设计了改进的预制预应力装配式梁柱节点。以试件SJ1和SJ4为研究对象,系统分析梁柱节点设计参数对节点性能的影响,包括后浇区混凝土强度及延性、梁纵筋强度和后浇区箍筋间距。结果表明：后浇区混凝土受压延性的降低会加剧高配筋率节点试件强度退化及位移延性降低;提高梁纵筋强度等级可以显著提高装配式框架梁柱节点的承载能力,同时会降低其位移延性;增大后浇区的箍筋间距会降低节点试件的位移延性,并且高配筋率梁柱节点的抗震性能对后浇区箍筋间距的调整更敏感。     

平面RC框架夹心节点与传统节点抗震性能对比试验

对钢筋混凝土平面夹心节点(核心区混凝土强度与梁相同)与传统节点(核心区混凝土强度与柱相同)的抗震性能进行了对比分析,内容涉及裂缝开展及试件损伤过程、失效模式、位移延性、核心区抗压承载力、核心区抗剪承载力、滞回耗能性能、梁筋粘结锚固性能、核心区剪切变形等方面。研究显示夹心节点综合抗震性能接近传统节点,但抗剪承载力、梁筋粘结锚固性能等相对较弱。     

带楼板空间RC框架夹心节点抗震性能试验研究

有关抗震设计和施工规范要求节点核心区浇筑与柱相同强度等级的混凝土从而形成传统节点,但这会产生支模困难、施工缝难以处理、施工质量不易保证等问题。节点核心区浇筑与梁板相同强度等级的混凝土,当梁柱混凝土强度相差超过2个等级时形成所谓的夹心节点,则可能解决这些问题,但其抗震性能尚不明确。为了研究夹心节点与传统节点抗震性能的区别,对2组4个分别相差3个与4个强度等级的传统节点与夹心节点进行了低周往复试验。试验结果表明,除梁柱相差4个强度等级的夹心节点发生节点区剪切破坏外,其余3个试件均发生梁端弯曲破坏;在中低轴压比条件下,当梁柱混凝土强度之比小于1.5时,节点区可直接采用与梁相同强度等级的混凝土浇筑;夹心节点的梁端承载力、梁纵筋粘结锚固能力、变形及耗能能力略低于传统节点。     

钢筋混凝土框架顶层节点抗震性能试验研究

对钢筋混凝土框架顶层L形边节点及T形中节点的抗震性能进行了试验研究。根据节点裂缝特征、荷载-变形滞回曲线、梁柱纵筋应变曲线及节点核心区周围诸力分布特点等试验结果,分析了节点的各种破坏模式及不同破坏模式对节点强度的影响。比较了中日两国规范节点强度设计值与试验结果的吻合性。结果表明:在满足节点内构件纵筋锚固充分的前提下,L形节点在梁柱相对关闭方向的传力机构为扇形斜压杆机构,难以被"剪压"坏,节点抗剪强度在混凝土圆柱体抗压强度的0.2倍以上;张开方向的节点强度由受弯传力机构决定,节点强度为关闭方向的0.7倍左右。T形节点的抗剪强度在混凝土圆柱体抗压强度的0.2倍左右,梁筋在节点内粘结性能的显著衰减使节点强度低于├形中间层边节点。     

矩形钢筋混凝土框架梁柱节点力学性能的研究

节点是结构的关键部位,也是设计、施工的难点,其受力性能特点是众多工程师关注的焦点。采用ABAQUS有限元软件,研究混凝土强度、梁柱节点核心区的截面高度、核心区的梁柱截面宽度比等因素对矩形钢筋混凝土框架梁柱节点受力性能的影响程度。经过研究发现,提高混凝土强度等级对改变节点的受力性能效果较为明显。为解决梁柱节点核心区抗剪超限问题,提供了有效参考价值。     

新型装配式高强钢筋混凝土框架节点受力性能

对2个装配式高强钢筋混凝土框架节点试件与1个现浇高强钢筋混凝土框架节点试件进行低周往复荷载试验.对比分析节点试件的破坏形态、延性及承载力等抗震性能指标和钢筋应变、连接杆应变等受力性能指标.试验结果表明：各试件节点均为核心区剪切破坏,钢纤维的加入可以有效减小核心区裂缝宽度,有效改善节点核心区破坏形态;装配式节点承载力比现浇节点有显著提高,但装配式节点的延性比现浇节点稍差;装配式节点的核心区箍筋达到屈服强度,连接杆能够充分发挥作用,装配式混凝土节点的受力性能优于整体现浇混凝土节点.运用ABAQUS对各节点试件进行有限元模拟,分析轴压比、钢筋钢板强度等级等因素对装配式高强钢筋混凝土节点受力性能的影响.钢板强度等级对节点受力性能影响较大.有限元分析结果与试验结果吻合良好,建立的模型能够用于模拟装配式混凝土节点的抗震性能.     

混凝土框架结构关键节点的力学溯源

针对某框架梁端支座变化,计算得出梁端约束变化是造成梁结构性裂缝的根源,根据现行规范图集框架梁柱节点核心区纵筋锚固和箍筋加密构造措施,分析其(包括梁柱纵筋的接头位置和数量)控制机理,通过梁柱地震破坏实景,得出保证框架梁塑性铰位置出现措施与柱端箍筋加密的必要性,具体计算受力钢筋偏位对梁承载力的影响,为工程技术人员对框架梁柱关键节点钢筋锚固加密处理进行力学溯源。     

碳纤维布-角钢组合加固混凝土框架节点抗震性能试验研究

在理论分析的基础上,提出了适用于混凝土框架节点抗震加固的碳纤维布-角钢组合加固方法,并通过2个节点试件的低周反复加载试验对该方法进行了检验。试验结果表明:碳纤维布-角钢组合加固体系能够有效地增强节点核心区的抗剪承载力,改变节点的剪切破坏模式,提高节点的承载力与延性,使得加固节点的强度和刚度退化得以滞后,耗能能力得到大幅度提高,从而显著改善了梁柱节点组合体的抗震性能。     

钢纤维活性粉末混凝土梁柱中节点抗震性能试验研究

为研究钢纤维活性粉末混凝土梁柱中节点的抗震性能及受剪承载力,完成了8个钢纤维活性粉末混凝土梁柱中节点试件的拟静力试验,研究了钢筋强度、节点核心区配箍率、贯通节点的腰筋及柱内非角部钢筋对活性粉末混凝土梁柱中节点的破坏过程、破坏形态、受剪承载力、滞回特性、耗能、承载力和刚度退化等抗震性能的影响。结果表明,梁柱纵筋采用HRB600高强钢筋延缓了刚度退化速率,提高了试件的耗能能力;核心区箍筋配筋率的增大能够改善破坏阶段试件的承载力退化特性和耗能能力,节点核心区横向钢筋面积率为0~0.98%时,节点的受剪承载力和延性随横向钢筋面积率的增大而增大;贯通节点的梁内腰筋和柱内非角部钢筋均能够有效提高节点受剪承载力、延缓构件承载力的退化、提高其耗能能力。采用GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》的受剪承载力公式,对于低配箍率节点承载力计算偏于保守,当面积配箍率大于0.98%时偏于不安全;ACI 352-02中公式的计算结果与试验值更接近,约有9%~46%的安全裕度。     

钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力基于八面体强度的计算模型

针对钢筋钢纤维混凝土梁柱节点的受剪性能与承载力计算方法,采用混凝土八面体强度模型,并以国内外钢筋钢纤维混凝土梁柱节点相关试验数据为基础,对其进行了理论研究。建立了梁柱节点破坏时核心区混凝土正应力与剪应力之间的关系,提出了钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力计算方法,并分析了影响钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力的因素。结果表明,钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力随柱端轴压比、混凝土强度、节点核心区配箍率以及钢纤维含量特征参数的增加而增大;梁柱截面高度比对受剪承载力的影响较小。基于相关的试验数据,通过趋势分析验证了所提出的计算方法能够综合反映柱端轴压比、混凝土强度、节点核心区箍筋以及钢纤维含量特征参数的影响。研究结果可为钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力计算提供理论依据。     

装配式混凝土梁柱节点抗震性能试验与数值模拟

为研究不同螺栓强度等级对新型装配式半刚性混凝土梁柱节点抗震性能的影响,分别对螺栓等级为5.6级和8.8级的梁柱节点进行了足尺试验,分析了节点的滞回曲线、骨架曲线、割线刚度、等效黏滞阻尼系数等抗震性能指标,并基于ABAQUS有限元软件对现浇节点和5.6级螺栓连接的试验节点进行了数值模拟。结果表明:基于5.6级和8.8级螺栓连接的半刚性梁柱节点均具有良好的抗震性能和耗能能力,2组梁柱节点构件的刚度均随着位移等级的增加而逐渐降低,与5.6级螺栓连接的节点相比,8.8级螺栓连接的节点刚度退化速率较快,且正向加载下5.6级螺栓连接节点的极限承载力为8.8级螺栓连接节点的85.42%,负向加载下5.6级螺栓连接节点的极限承载力为8.8级螺栓连接节点的83.68%; 有限元模拟结果具有较高的准确性,能够很好地反映节点构件的抗震性能; 与现浇节点对比发现,现浇节点在耗能能力方面比试验节点好,但试验节点的极限承载力要优于现浇节点; 所得结论可为装配式半刚性梁柱结构的抗震设计提供依据,为新型装配式梁柱节点构件的发展及应用提供参考。     

碳纤维布-梁端加腋组合方法抗震加固混凝土框架节点研究

为进一步提高碳纤维布加固方法对于混凝土框架节点抗震性能的改善效果,在碳纤维布加固体系中引入了素混凝土梁端加腋,构成碳纤维布-梁端加腋组合加固方法。根据3个混凝土框架节点的低周反复加载试验,从破坏模式、延性性能、承载力、滞回性能以及强度和刚度退化等方面验证了该方法的加固效果。并在试验的基础上,提出了碳纤维布-梁端加腋组合加固节点核心区的受力分析模型及相应的抗剪设计公式。     

钢筋套筒挤压连接装配整体式梁柱中节点抗震性能试验研究

为研究钢筋套筒挤压连接的装配整体式叠合梁-预制柱中节点的抗震性能,进行了2个装配整体式中节点和1个现浇中节点试件的拟静力试验,观察其破坏现象,研究其滞回性能、承载力、变形能力及钢筋应变发展过程。结果表明：所设计的核心区剪切破坏和梁端弯曲破坏节点均实现了预期的破坏形态;核心区剪切破坏的装配整体式梁柱节点与现浇对比节点的破坏过程、裂缝分布基本一致,滞回曲线、承载力、刚度、变形、耗能等性能指标基本相同;核心区剪切破坏、梁端弯曲破坏的装配整体式梁柱中节点的承载力试验值与相应的规范公式计算值的比值分别为1.62、1.31,等效极限层间位移角分别为1/26和1/27;试验结束后,凿开混凝土发现套筒没有出现裂纹,钢筋在套筒内未见滑移,套筒挤压接头可有效传递钢筋拉、压力。     

碳纤维布加固混凝土梁柱节点抗震性能试验研究

通过7个足尺混凝土梁柱节点的低周反复加载试验,对应用碳纤维布的两种空间框架节点加固方法及一种平面框架节点加固方法进行了分析研究。试验结果表明,所采用的不同加固方法均能够有效地增强节点核心区的抗剪性能,改变节点的剪切破坏模式,提高节点的承载力与延性,使得加固节点的强度退化和刚度退化得以滞后,耗能能力得到大幅度提高,从而有效改善了梁柱节点组合体的抗震性能。     

碳纤维布加固混凝土框架节点抗剪性能试验研究

通过3个混凝土框架节点的低周反复加载试验,研究了碳纤维布加固方法对节点核心区抗剪性能的改善效果。试验结果表明:碳纤维布能够有效地增强节点核心区的抗剪承载力,提高节点的承载力与延性,从而显著改善梁柱节点组合体的抗震性能。