拼接缝对装配式RC结构节点抗震性能的影响

为研究拼接缝对装配式RC结构节点抗震性能的影响,提高结构抗震能力,设计并制作了6个节点试件,通过低周反复荷载试验测出节点的破坏形态和滞回曲线。在此基础上用ABAQUS有限元软件,分析拼接缝对不同类型节点抗震性能的影响和拼接缝在节点梁上的最优位置。结果表明:设置拼接缝对边节点的抗震性能影响大于中节点,拼接缝在梁上的位置变化对中节点的抗震性能影响大于边节点; 相同工况下中节点峰值承载力比边节点高30%,破坏位置的位移比边节点大约32%,耗能能力显著强于边节点; 节点梁上的拼接缝位置变化对节点承载力、刚度退化、延性、耗能能力存在影响; 拼接缝在梁上的最优位置为拼接缝距核心区约2/9梁跨长,最不利位置为距核心区约1/3梁跨长,在实际工程中应尽量合理设置拼接缝位置; 装配节点梁上的拼接缝随着距离节点核心区长度的增加,节点主裂缝的位置逐步由核心区梁端变成拼接缝界面处,破坏方式逐步由梁端弯曲破坏变为梁端剪切破坏。     

梁端腋板加强节点抗震性能试验研究

针对钢框架梁端腋板加强节点,设计制作6个梁柱节点试件,进行低周往复加载拟静力试验,分析对称和非对称腋板加强式节点的破坏模式、承载力、延性、耗能、刚度及承载力退化等抗震性能,并与板式加强式和普通节点试件的抗震性能进行比较。试验研究表明:梁端腋板加强式节点试件在加载过程中表现出良好的塑性变形能力,能有效将塑性铰移至加强板以外位置,荷载-位移滞回曲线比较饱满,表现出良好的耗能能力和延性,加强板末端梁腹板设置的横向加劲肋可以减缓腋板端部变截面处的应力集中现象。非对称腋板加强式节点试件的正负向加载刚度表现出不对称性,随梁端塑性铰形成,等效刚度退化趋向稳定,普通节点试件等刚度退化曲线呈直线降低,非对称腋板加强式节点试件的承载力退化曲线波动较大。     

世博会主题馆预应力混凝土梁-钢骨变截面劲性柱节点设计及试验研究

为研究预应力混凝土梁-钢骨变截面劲性柱节点的破坏特征及受力性能,进行了4个模型试件的低周反复荷载试验。观察了各节点的受力过程及破坏形态,并分析了试件的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、承载能力和延性等力学特性。结果表明：预应力混凝土梁-钢骨变截面劲性柱节点典型破坏形态是梁端弯剪破坏,该类节点的延性与混凝土梁柱节点相似,位移延性系数为2.0,柱内钢骨可提高节点的承载能力及刚度;柱内钢骨变截面可有效改善节点的延性性能,而对承载能力没有影响;节点处混凝土的浇筑质量对节点的整体受力性能影响较大。最后对该类节点给出了设计及施工建议。试验研究成果可为预应力混凝土梁-钢骨变截面劲性柱节点工程研究及应用提供参考。     

传统风格建筑钢结构单梁柱中节点和双梁柱中节点试验研究及有限元参数分析

为研究传统风格建筑钢结构节点的抗震性能以及各设计参数对节点受力的影响,设计制作了缩尺比例为1∶2.6的1个传统风格建筑钢结构单梁柱中节点SBJ-1和1个传统风格建筑钢结构双梁柱中节点DBJ-1,并对其进行了动力加载试验,根据试件破坏过程以及试验所得的滞回曲线和骨架曲线,分析节点的破坏模式、受力特点,并对SBJ-1试件和DBJ-1试件的抗震性能进行对比。试验结果表明:节点的屈曲变形都集中于梁端,试件最终破坏缘于梁端塑性铰区的母材撕裂,DBJ-1试件的刚度和承载能力要显著高于SBJ-1试件。在动力荷载作用下,试件达到极限点后的承载能力降低速度较快,强度衰减和刚度退化速度较快。在试验的基础上,使用ABAQUS有限元分析软件对节点进行了模拟,验证了有限元模型的有效性,通过改变试件轴压比、箱型梁壁厚以及上、下梁间距对节点进行参数分析,结果显示:轴压比越大,试件的刚度和承载能力越低,但影响有限;增大箱型梁的厚度能够显著提高试件的刚度和承载能力;改变双梁柱节点的上、下梁间距时其受力性能影响极小。     

薄壁方钢管混凝土柱-空心钢管梁加腋节点抗震性能试验研究

以轴压比为主要考察参数,对4个1∶1足尺模型的薄壁方钢管混凝土柱-空心钢管梁加腋节点进行低周反复荷载试验。通过试验观察其受力过程和破坏形态,得到梁端荷载-位移滞回曲线和骨架曲线,并分析节点的刚度退化、延性和耗能能力。结果表明:加腋板增强了节点域刚度,避免了焊接区域板件的脆性断裂,节点破坏由梁的局部屈曲引起,塑性铰形成于梁上并远离节点区域,柱和节点域基本完好,较好地满足了"强柱弱梁,节点更强"的抗震设计要求;试件的滞回曲线较饱满,延性系数为2.00~2.70;随着位移幅值的增加,试件的耗能能力不断提高,耗能性能良好;试件的极限承载力、延性及耗能能力等随轴压比增大无明显变化。     

装配式活性粉末混凝土叠合梁-高强混凝土柱节点抗震性能试验研究

为了提高装配式梁柱节点的抗震性能，提出了节点核心区配置附加钢筋和梁端一定范围浇筑活性粉末混凝土(RPC)实现梁端塑性铰位置转移的方案。以附加钢筋深入梁端长度和梁端后浇注RPC长度为变化参数，设计制作6个足尺装配式RPC叠合梁-高强混凝土(HSC)柱边节点试件和1个整体现浇节点试件进行拟静力试验，研究了节点的承载性能、延性、滞回性能、刚度、耗能能力以及破坏形态。结果表明：两种塑性铰外移设计均实现了梁铰耗能机制；与整体现浇节点相比，节点核心区配置附加钢筋节点的位移延性系数提高1.7%～10.3%,峰值荷载提高11.64%～56.71%;梁端后浇RPC节点的位移延性系数提高7.8%～11.4%,峰值荷载提高9%～14%。仅采用梁端后浇RPC实现塑性铰的转移时，建议梁端后浇RPC长度为梁截面高度的1/2。     

钢管混凝土柱-预应力混凝土梁节点抗震性能试验

通过对3个试件的低周反复荷载试验,研究了不同预应力对钢管混凝土柱-预应力混凝土梁节点的破坏形态、滞回曲线、刚度退化、耗能能力等的影响。结果表明:预应力对试件的破坏类型几乎没有影响,破坏均为梁端受弯破坏;梁下部为受拉区时,预应力的施加使刚度退化加快,耗能性能降低;梁上部为受拉区时,预应力试件极限承载力较非预应力试件更高,刚度退化和延性、耗能性能略比非预应力试件好。     

三层预压装配式预应力混凝土框架抗震性能试验研究

通过对一榀三层预压装配式混凝土框架的拟静力试验,了解框架承载力和破坏模式,得到框架位移滞回曲线、梁端转角滞回曲线,研究预压装配式混凝土框架的破坏机制、刚度退化、滞回性能、耗能能力、梁端转角延性等抗震性能。研究结果表明：在低周反复荷载作用下,框架梁端率先出现塑性铰,梁端截面转角延性系数在3.64至5.62之间;节点在柱轴向压力和水平预应力的共同作用下,核心区处于双向受压状态,节点的抗裂性能、框架整体抗侧刚度和变形恢复能力较好;加载至框架层间位移角为1/42～1/67时,框架承载能力没有出现明显下降,预压装配式框架属“强柱弱梁”型结构。     

新型薄壁方钢管混凝土梁柱节点拟静力试验研究

以轴压比为主要变化参数,对两种类型共4个1∶1足尺模型的新型薄壁方钢管混凝土梁柱节点进行了拟静力试验。试验观察了试件的受力过程和破坏形态,得到了梁端荷载-位移滞回曲线和骨架曲线,并对比分析了试件的刚度退化、延性和耗能能力。结果表明:两种节点破坏均属于延性破坏,破坏时C型钢梁发生平面外屈曲,形成塑性铰,钢梁下翼缘、腹板与柱焊接处拉裂,钢管混凝土柱-空钢管梁节点还在空心钢管梁上出现塑性铰;随着轴压比的增大,空钢管柱-空钢管梁节点初始刚度变化不大,而钢管混凝土柱-空钢管梁节点刚度有所减小,两种节点的延性均明显降低,极限承载力也有所下降,其中钢管混凝土柱-空钢管梁节点下降幅度更大。至于钢管混凝土柱-空钢管梁节点刚度则明显大于空钢管柱-空钢管梁节点,且滞回曲线较饱满,在极限承载力、延性和耗能指标等方面均优于空钢管柱-空钢管梁节点。     

钢骨超高强混凝土柱-钢骨普通混凝土梁组合框架抗震性能试验研究

为研究钢骨超高强混凝土柱-钢骨普通混凝土梁组合框架的抗震性能,按1/4缩尺比例制作了两个两跨三层框架模型试件,其中一个为钢骨普通强度混凝土框架模型对比试件。通过低周反复荷载试验,研究了两个框架模型试件的破坏形态、荷载-位移滞回曲线、水平承载力、位移延性、耗能能力、承载力退化和刚度退化等抗震性能,并进行了对比分析。试验结果表明:在试验轴压比为0.38时,二者均能实现梁铰破坏机制,荷载-位移滞回曲线均较饱满,两框架的整体及各层间位移延性系数均大于3.0,具有良好的延性;在承载能力、位移延性、耗能能力、承载力退化和刚度退化等方面,组合框架优于钢骨普通强度混凝土框架,表明在超高强混凝土中通过合理地配置钢骨和高强箍筋,既能充分发挥其高强抗压性能,提高承载能力,又能改善其脆性,增强构件延性,从而提高框架结构体系的抗震性能。     

方钢管混凝土柱与外包钢-混凝土组合梁外伸内隔板式节点抗震性能试验研究

提出了一种新型的方钢管混凝土柱与外包U形钢-混凝土组合梁连接节点形式——外伸内隔板钢筋截断式节点。基于"强柱弱梁,节点更强"的抗震设计原则,设计3个试件,并对其进行低周反复荷载试验研究,分析节点的破坏特征,考察节点区的剪切变形,深入研究节点的滞回曲线和骨架曲线,进而研究节点的承载能力、延性、耗能能力、刚度退化等抗震性能。研究结果表明:各试件的破坏主要集中在靠近柱壁的梁端区域,而钢管柱和节点区的变形和应力很小,基本处于弹性阶段;由于梁内混凝土及翼板的组合作用,各节点的滞回曲线呈不对称的纺锤形,无明显捏缩现象,比较饱满,耗能性能良好;各节点试件的位移延性系数和等效粘滞阻尼系数明显大于普通钢筋混凝土结构的相应指标;在整个加载过程中,刚度退化稳定。     

现浇柱预制梁混凝土框架结构抗震性能试验研究

为研究装配整体式混凝土框架结构的滞回性能、延性和耗能能力等抗震性能,并考察其在罕遇地震作用下进入弹塑性阶段的受力性能,进行了2个1/2比例的2层2跨现浇柱预制梁框架试件的低周反复荷载试验。2个试件分别为对比装配式框架试件和预制梁端底部钢筋带套管的框架试件,试验中结构的最大层间位移角达到1/25。试验结果表明：现浇柱预制梁框架结构具有稳定的滞回性能及良好的延性;整个试验过程中结构刚度退化明显,且刚度退化主要发生在屈服之前;梁端钢筋的套管很好地发挥了作用,套管将接缝处钢筋变形平均到套管中,增大了梁端塑性铰长度,进而提高了结构的变形能力。研究成果可为装配整体式混凝土框架在抗震设防区的推广和应用提供参考。     

考虑楼板组合作用的复式钢管混凝土柱-钢梁节点抗震性能试验研究

为研究楼板的组合作用对复式钢管混凝土柱-钢梁节点抗震性能的影响,进行了4个考虑楼板组合作用的节点和1个不考虑楼板组合作用的钢梁节点的低周往复荷载试验,分析了不同构造和混凝土楼板对节点破坏形态、滞回曲线、承载能力、刚度退化、延性和耗能能力等的影响。结果表明:该类节点构造合理,满足"强节点弱构件"的抗震设计原则;不考虑楼板组合作用的节点试件的破坏形态为梁端破坏,考虑楼板组合作用的节点试件的破坏形态为梁端破坏和柱端破坏;楼板与钢梁的组合作用使节点承载力提高显著,但延性提高不明显,破坏时钢梁下翼缘的变形和焊缝撕裂程度增大;锚固腹板设置加劲肋有效延缓了钢梁下翼缘破坏,提高了组合节点的耗能能力;该组合节点试件滞回曲线较饱满,刚度退化明显,承载力退化不明显,等效黏滞阻尼系数介于0.282~0.311之间,转角延性系数和层间位移角均满足规范要求,具有较好的抗震性能。     

一种新型变梁截面异型节点抗震性能研究

为进一步优化变梁截面异型节点的抗震性能,设计制作了一个新型变梁截面异型节点,即PVA-ECC柱-钢筋混凝土梁异型节点,同时制作了一个普通钢筋混凝土变梁截面异型节点作对比,进行了拟静力试验。对比分析了二个试件在水平低周往复荷载作用下的承载能力、滞回曲线、刚度退化、耗能性能以及裂缝发展情况与破坏模式。试验结果表明:在相同配筋下,PVA-ECC柱-钢筋混凝土梁异型节点发生梁端塑性铰破坏,而普通变梁截面异型节点发生柱端塑性铰破坏。在全柱身使用PVA-ECC材料,可以在一定程度上提高变梁截面异型节点的承载力、延性、耗能能力,改善变梁截面异型节点的刚度退化现象,有效提高变梁截面异型节点的抗震性能。     

配置HRB500钢筋小跨高比带板开缝连梁的抗震性能试验研究

为了防止联肢剪力墙中小跨高比连梁发生低延性剪切破坏,在单连梁中部设置一条通缝,形成开缝连梁改善其抗震性能。试验完成了3个小跨高比带板开缝连梁的低周反复加载,通过与其他配筋形式连梁对比,分析了开缝连梁的破坏形态、滞回特征、承载力退化、刚度退化、延性、耗能等一系列抗震性能。利用软件ABAQUS对试件滞回曲线的骨架曲线进行模拟,并将模拟结果和试验结果相对比。结果表明,小跨高比开缝连梁具有良好的承载能力及变形能力,施工较为方便且经济,能有效防止小跨高比连梁延性较差的剪切破坏,具有较好的抗震性能,可在实际工程中推广。     

高强钢筋高韧性混凝土边节点抗震性能研究

为改善高强钢筋高强混凝土框架节点抗震性能,提出在节点核心区及向梁延伸一定范围内采用高韧性混凝土的增强措施。通过对3个不同范围采用高韧性混凝土进行增强的高强混凝土框架边节点试件和1个同条件下未增强的试件进行梁端低周往复试验,对比试件破坏形态、滞回特性、承载力、变形、延性、刚度退化和耗能等抗震性能指标。结果表明:在节点区采用高韧性混凝土进行增强,可以改善节点破坏形态,提高节点位移延性和耗能能力,减缓刚度退化。在节点核心区向梁延伸1倍有效梁高范围采用高韧性混凝土进行增强的节点,其承载能力、变形和耗能能力最好。     

施工缝对钢筋混凝土剪力墙抗震性能影响的试验研究

施工缝的存在会在一定程度上影响剪力墙的性能,为研究施工缝对钢筋混凝土剪力墙抗震性能的影响,对整浇和带施工缝两种剪力墙试件进行拟静力试验。通过对比分析施工缝对剪力墙破坏过程的影响,并从滞回曲线、承载能力、变形能力、耗能、刚度退化和破坏过程等方面分析施工缝对剪力墙抗震性能的影响。研究结果表明,同等条件下带缝剪力墙与整浇剪力墙的最后破坏形态基本一致,但是裂缝发展过程明显不同,带缝试件初始裂缝及贯通裂缝出现在施工缝处,而整浇试件的初始裂缝及贯通裂缝出现位置比较随机。轴压比较小时,整浇试件的承载力和耗能比带缝试件高;轴压比较大时,轴向力抵消了施工缝的不利影响,带缝试件的承载力和耗能比整浇试件的高;整浇试件的延性和刚度退化均比带缝试件的小;配筋率提高使带缝试件的承载力提高、耗能增大,但对刚度的影响较小;轴压比增大使带缝试件的延性降低、刚度退化变快。     

Experimental research on seismic behavior of reinforcedconcrete shear wall with construction joint

施工缝的存在会在一定程度上影响剪力墙的性能,为研究施工缝对钢筋混凝土剪力墙抗震性能的影响,对整浇和带施工缝两种剪力墙试件进行拟静力试验。通过对比分析施工缝对剪力墙破坏过程的影响,并从滞回曲线、承载能力、变形能力、耗能、刚度退化和破坏过程等方面分析施工缝对剪力墙抗震性能的影响。研究结果表明,同等条件下带缝剪力墙与整浇剪力墙的最后破坏形态基本一致,但是裂缝发展过程明显不同,带缝试件初始裂缝及贯通裂缝出现在施工缝处,而整浇试件的初始裂缝及贯通裂缝出现位置比较随机。轴压比较小时,整浇试件的承载力和耗能比带缝试件高;轴压比较大时,轴向力抵消了施工缝的不利影响,带缝试件的承载力和耗能比整浇试件的高;整浇试件的延性和刚度退化均比带缝试件的小;配筋率提高使带缝试件的承载力提高、耗能增大,但对刚度的影响较小;轴压比增大使带缝试件的延性降低、刚度退化变快。     

预应力型钢混凝土梁-角钢混凝土柱框架节点滞回性能试验研究

通过3个预应力及1个非预应力型钢混凝土梁-角钢混凝土柱节点试件的低周往复荷载试验,研究了此类梁柱节点的破坏形态、滞回曲线、耗能能力、刚度退化、变形恢复性能和延性,分析了轴压比和预应力度对节点滞回性能的影响.结果表明:达到水平峰值荷载前,所有节点试件均首先发生梁端弯曲破坏,达到峰值荷载时,节点核心区混凝土被斜向压碎,发生剪切破坏,最终呈现出混合破坏形态;所有节点试件的水平荷载-位移滞回曲线均呈现出一定的捏缩;通过提高预应力度可以提高此类节点核心区的抗剪承载力,但降低了剪切变形的延性,过高的轴压比会一定程度上降低节点核心区的抗剪承载力以及剪切变形的延性.此外,建议设置剪力栓加强角钢与混凝土保护层的粘结能力.     

矩形钢管混凝土柱-混凝土梁搭接式节点抗震性能研究

在现有钢管混凝土柱与混凝土梁连接形式基础上,提出一种新型搭接式钢管混凝土柱-混凝土梁节点,通过低周反复荷载试验和数值模拟分析,研究了节点的破坏形态、承载能力、刚度退化、延性及耗能能力等,分析了梁端纵筋和搭接牛腿翼缘的应变发展规律。结果表明:钢管混凝土柱-混凝土梁搭接式节点表现出典型的混凝土梁端塑性铰破坏模式,符合“强节点、弱构件”的抗震设防理念; 节点的滞回曲线饱满,捏缩现象较轻,刚度退化明显,强度退化较小,具有较好的延性及耗能能力; 梁纵筋及牛腿各测点中搭接牛腿端部截面应变最大,通过搭接连接方式可实现梁端弯矩和剪力的有效传递,但搭接牛腿长度不足会使节点发生锚固破坏; 在节点设计时,应保证足够的搭接长度,以实现钢筋混凝土梁纵筋在弯剪复合受力状态下锚固性能的可靠性,充分发挥节点的抗震耗能能力; 有限元计算结果与试验结果吻合良好,该模型能够准确反映节点在实际受力情况下的力学特性,所得结论可为此类新型搭接式节点工程应用提供技术支撑。