新型装配式混凝土框架结构节点的理论分析与数值模拟

提出了一种传力路径明确、施工方便的装配式混凝土节点,该节点在拼接位置设置有纵筋锁具-锁构造和截面齿槽状构造。基于桁架-拱模型给出了新节点拼装截面的抗剪承载力公式,推导了受弯剪状态下新节点截面的抗弯承载力复核公式和纯剪状态下齿槽局部剪切破坏承载力公式,并通过一个实际算例及相应的有限元模型进行比对论证。结果表明:新型装配式节点具有与现浇节点相当的整体性能,基于新节点拼装截面抗剪承载力公式和齿槽局部剪切破坏承载力公式所得结果与有限元分析中构件发生破坏时所得承载力的比值分别为0.919和0.855,吻合较好;通过ABAQUS中装配构件与现浇构件的比较,证明锁具-锁能够有效传递纵筋应力,齿槽状构造有效提升了截面的抗剪承载力;建议在拼接面的缝隙处用高强灌浆料进行勾缝处理以平衡施工中产生的误差。     

一种新型装配式结构柱-柱节点的抗剪性能试验研究

为了对装配式柱构件节点的抗剪性能进行研究,本文首先以锚栓连接和套筒连接为例介绍了柱节点的设计原则及其构造,然后提出了一种新的柱节点并介绍了其设计制作过程。为了对其抗剪性能进行研究,本文分别设计了4组试件,利用10 000 kN电液伺服压剪试验机对其进行了加载,得到了4组试件的裂缝发展及破坏形态。根据试验结果,分析了柱节点的受剪机理,通过绘制4组试件的荷载-挠度曲线可得到柱构件抗剪荷载与施工方式以及复合箍筋的道数密切相关。经过归纳可知,装配式柱节点的变形可分为弹性阶段、弹塑性阶段和承载力降低阶段。装配式结构因其节能环保、绿色高效的特点,未来有望应用于乡村住宅和社区应急避险场所建设,有利于推动美丽乡村和安全社区建设。     

框架柱托换节点受力性能试验研究

通过移位工程框架柱包裹式托换节点缩尺模型的正交试验研究,分析托换梁剪跨比λ、纵筋配筋参数ρf_y、配箍率、混凝土强度及梁柱结合面插筋配筋参数ρ_j f _yj对托换节点破坏形态和受力性能的影响。试验结果显示,试件的破坏形态分为托换梁的受弯破坏和弯剪破坏两种形式,梁与柱结合面是薄弱位置;通过对试验数据回归分析,得到了在试验参数范围内各影响因素与托换节点破坏荷载的关系,所研究因素中剪跨比λ对托换节点承载力的影响最为显著,其次是纵筋配筋参数ρf_y、配箍率和插筋配筋参数ρ_j f _yj;依据试验结果提出了框架柱托换节点承载力计算公式,计算结果偏安全。     

高强箍筋高强混凝土Z形截面柱框架节点抗震性能试验研究

为了研究高强箍筋约束高强混凝土Z形截面柱框架节点在地震作用下的抗震性能,对缩尺比为1∶2的5榀配置高强箍筋和1榀配置普通强度箍筋的高强混凝土Z形截面柱框架节点试件进行拟静力试验。研究了高强箍筋约束高强混凝土节点的破坏形态、滞回性能、骨架曲线、延性、耗能能力、刚度退化、受剪承载力以及高强箍筋应力发挥水平等。分析了剪压比、轴压比、箍筋的体积配箍率等参数对Z形截面柱框架节点破坏形态、滞回性能和受剪承载力的影响。结果表明：Z形截面柱节点的破坏形态受设计参数的影响,有弯曲破坏和弯剪破坏两类;与普通强度箍筋高强混凝土Z形截面柱框架节点相比,高强箍筋高强混凝土Z形截面柱框架节点在显著提高节点最大剪压比控制值的同时具有优越的抗震性能。给出了高强箍筋应力的取值,采用JGJ 149—2017《混凝土异形柱结构技术规程》公式计算高强箍筋高强混凝土Z形截面柱框架节点的受剪承载力是可行的,将其计算结果与试验结果进行了比较,两者吻合较好。     

外包钢-混凝土组合梁与钢筋混凝土柱节点的试验研究

外包钢-混凝土组合梁是一种新型组合梁,在负弯矩作用下具有良好的工作性能,其与柱连接节点的构造还有待合理设计并试验验证。采用两种不同的构造形式,设计4个外包钢-混凝土组合梁与钢筋混凝土柱的连接节点,并对其进行低周反复荷载作用下的试验研究。对节点的破坏形态、滞回曲线、强度、延性和钢筋、钢板的应变等性能进行分析,结果表明:通过合理的构造措施,外包钢-混凝土组合梁与钢筋混凝土柱的连接节点具有较好的受剪承载力、延性和耗能能力,能够满足工程要求。在此基础上对节点的受力机理进行探讨,提出节点核心区受剪承载力的计算公式,计算结果和试验结果吻合良好。     

柱截面形状对板柱节点受冲切性能影响的试验研究

我国《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）的板柱节点受冲切承载力计算公式考虑了柱截面形状的影响,但相关的试验研究十分有限,机理尚不明 确。为研究柱截面形状及纵筋配筋率对板柱节点受冲切性能的影响,完成了10个轴心荷载作用下的板柱节点冲切破坏试验。试验变量为柱截面形状（包括圆 形、六边形、方形和矩形截面）以及纵筋配筋率。通过试验获取了荷载-挠度曲线、破坏形态、钢筋和混凝土的应变分布。采用专门设计制作的应变测杆, 得到了板柱节点内部裂缝发展过程。结合试验结果和已有试验数据进行分析,结果表明：柱截面形状对受冲切承载力的不利影响的根本原因是冲切截面计算 周长与板截面有效高度的比值增大导致的应力集中现象;现行《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010）假定的冲切锥面倾角以及圆柱板柱节点的受冲切 承载力计算方法存在不合理之处;板内斜裂缝首先在靠近柱头的中上部区域形成,冲切破坏呈现剪切劈裂的特点。     

采用改进纵筋连接的足尺装配式钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

为满足钢筋混凝土结构建筑工业化中对拼装节点性能和装配效率的要求,研究了两种装配式拼装节点构造形式的合理性。通过5个足尺装配RC柱和2个现浇RC柱的低周往复加载试验,研究装配构造形式和轴压比对试件承载力、刚度、变形性能和滞回耗能等的影响,并提出合理的拼装节点构造和施工工艺。研究表明：在不同轴压比下,两种拼装节点的装配式RC柱总体上与现浇RC柱具有相当的抗震性能,并且部分指标略优于现浇RC柱;装配RC柱在不同位移角下的刚度、承载力退化和滞回耗能与现浇RC柱差异较小;在较大位移角（大于1/30）下,装配RC柱搭接区域纵筋在反复压屈和拉伸作用下可能发生断裂,建议采取搭接段加密箍筋的方法予以改善和避免。     

型钢混凝土异形柱框架节点承载力试验研究

为研究型钢混凝土异形柱框架节点的破坏形态和承载力,采用柱端加载的方式对9个中间层边节点、4个角节点和4个中节点进行低周反复荷载试验。观察各类型节点的受力过程和破坏形态,分析节点区水平箍筋、水平腹杆和型钢腹板的应变分布规律以及节点的受力机理。结果表明,型钢混凝土异形柱框架节点典型的破坏形态为节点区剪切斜压破坏,其受力机理为斜压杆、刚框架-钢板剪力墙和约束机理的综合作用。通过对试验数据的回归分析,得到节点在弯剪作用下的受剪承载力以及在剪扭作用下受剪及受扭承载力计算公式,计算值与试验值吻合较好。最后给出节点的设计建议。     

扩大十字形截面型钢混凝土柱-SRC梁节点抗震承载力试验研究

提出了内置扩大正、斜向十字形截面型钢混凝土柱-工字钢型钢混凝土（SRC）梁节点的构造方式。通过对4个内置扩大正十字形和斜向十字形截面的型钢混凝土柱-SRC梁节点试件和1个内置普通十字形截面型钢混凝土柱-SRC梁节点试件的低周反复荷载试验,研究了试件的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、剪切变形和钢材应变,分析了配钢形式、加载角度和构造措施（直接焊接、竖向隔板连接）对节点受力性能的影响,并在此基础上对节点核心区受剪承载力进行了计算。试验结果表明：上述两种新型截面型钢混凝土梁柱节点均发生节点区剪切破坏,达到极限状态时,节点区箍筋及型钢腹板应力均达到屈服强度,试件型钢及翼缘框内混凝土仍能承担较大荷载,并趋于稳定;新型SRC梁柱节点核心区剪力-剪切角滞回曲线饱满,无捏缩现象,其受剪承载力比相同破坏模式的普通型钢混凝土梁柱节点试件大;柱内采用斜向布置十字型钢以及梁柱正交时,节点试件的剪切承载力更大,所提出的两种构造措施对节点承载能力影响不大。     

钢纤维增强异形柱框架节点受力性能试验研究

为了解决异形柱框架节点的薄弱问题,对核心区应用钢纤维增强的异形柱框架中节点与同条件下未用钢纤维增强的异形柱框架中节点进行拟静力试验研究,对比分析异形柱框架中节点试件的破坏特征、中节点核心区的箍筋应变、混凝土应变及异形柱框架中节点的受剪性能,研究钢纤维增强的异形柱框架节点薄弱部位受力性能。研究结果表明:应用钢纤维增强的异形柱框架中节点试件的破坏特征得到改善;在异形柱框架节点核心区掺入钢纤维可以降低加载初期中节点核心区的箍筋应变,中节点腹板在平行于剪力方向的箍筋应变大于腹板垂直剪力方向的箍筋应变及翼缘处的箍筋应变;在中节点核心区掺入钢纤维可提高腹板混凝土的主拉应变和异形柱节点受剪承载力。