不同工法玄武岩纤维布加固榫卯节点抗震性能试验研究

根据工程情况,通过对比不同工法玄武岩纤维布(BFRP)加固榫卯节点后的榫卯节点力学性能,探讨不同工法下BFRP加固榫卯节点的抗震性能;主要包括滞回曲线、骨架曲线、强度和刚度退化规律、极限承载力和最大刚度等.试验结果表明,不同工法下BFRP加固榫卯节点的滞回曲线图形明显不同,榫卯节点的极限承载力和最大刚度也有较大幅度差距...     

3种材料加固古建筑木构架榫卯节点的抗震性能

采用扒钉、CFRP布(碳纤维增强塑料布)和钢箍3种材料加固古建筑木构架榫卯节点.通过人工加载方式,进行低周反复加载试验,分析3种材料加固后榫卯节点M-θ(弯矩-转角)滞回曲线、M-θ均值骨架曲线、耗能能力、刚度退化和延性的变化,对比了3种材料加固榫卯节点的抗震效果,并对3种材料在木构架加固工程中的应用提出建议.结果表明:榫卯节点加固前后均有良好的变形能力;CFRP布加固节点承载力＞钢箍加固节点承载力＞扒钉加固节点承载力;CFRP布加固节点耗能能力＞钢箍加固节点耗能能力＞扒钉加固节点耗能能力;CFRP布加固节点刚度退化＞扒钉加固节点刚度退化＞钢箍加固节点刚度退化;CFRP布加固节点延性＞扒钉加固节点延性＞钢箍加固节点延性.建议扒钉用于小型木构架加固;CFRP布用于中小型木构架加固;钢箍用于中大型木构架加固.     

含耗能雀替的榫卯节点抗震性能试验研究

榫卯节点是一种半刚性的连接节点,抗弯能力相对较弱,接近于铰接特征。为了提升榫卯节点的承载力、刚度以及耗能能力,根据榫卯节点的力学特征设计了耗能雀替,通过对不同顶层段距比例、不同厚度、不同宽度的耗能雀替进行低周反复荷载试验及有限元模拟,得到其滞回曲线和骨架曲线。建立12个含不同尺寸耗能雀替的榫卯节点参数化模型,通过有限元模拟,得到其滞回曲线、骨架曲线和耗能曲线。结果表明：耗能雀替在受压与受拉状态均具有良好的耗能特性,具备双向耗能、多点屈服、可参数化设计等优点;增加钢板厚度和宽度可以有效提升耗能器的承载力和刚度,顶层首段段距适当减小可提高耗能雀替的力学性能;采用耗能雀替加固榫卯节点后,耗能雀替钢板的屈服大大提高了榫卯节点的耗能能力,增加内层钢板厚度的耗能雀替可以更有效地提升榫卯节点的抗震性能。     

中国古建筑木结构榫卯节点加固的试验研究

通过对3个按照<营造法式>制作的二等材殿堂式木构架的缩尺模型,以及3个碳纤维布和2个扁钢加固榫卯节点的构架模型在水平低周反复荷载作用下的试验研究,得到了未加固构架、碳纤维布加固构架及扁钢加同构架的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、强度和刚度退化规律、变形及耗能等性能.试验结果表明:所有构架的梁、柱构件完好无损,破坏均发生在榫卯节点;未加固构架、碳纤维布加同构架及扁钢加固构架的滞回曲线有明显的不同;碳纤维布和扁钢加固后构架强度和刚度增加,而耗能能力却有所降低;木构架具有非常好的变形能力.扁钢加固适合于强度或刚度明显不足且较隐蔽的榫卯节点.而碳纤维布加固适合于破损程度较小的榫卯节点.     

传统榫卯节点木框架抗震加固方法的试验研究

为增强传统木结构的抗震性能,研发了竹支撑加固、单向钢拉杆耗能支撑加固和角钢加固三种加固方法。通过包括对比木框架试件和加固木框架试件在内的4榀足尺榫卯节点木框架试件的低周反复试验,研究了加固前后榫卯节点木框架的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、耗能性能与榫卯节点的弯矩-转角关系。试验结果表明,三种加固方法均能不同程度提高榫卯节点木框架的侧向承载能力,并且具有良好的耗能能力。在合理设计基础上,提出的加固方法与施工工艺可为传统木结构的抗震加固提供有效的技术支撑。     

角钢加固传统民居十字形半榫节点抗震性能试验研究

为研究传统民居木结构十字形半榫节点及其角钢加固后的抗震性能,参照川西地区实际民居,按照1∶1.33的缩尺比例,制作了1个半榫节点和4个具有不同设计参数、采用角钢加固的半榫节点,并对其进行低周往复加载试验,得到了加固前后半榫节点的破坏形态、弯矩-转角滞回曲线、骨架曲线、刚度和耗能能力等抗震性能指标。结果表明：未加固半榫节点发生拔榫破坏,滞回曲线有明显的捏拢效应;加固节点所用角钢在限制榫头拔出的情况下,改变了十字形半榫节点的破坏形态,节点破坏时榫头折断、角钢变形较大,滞回曲线较为饱满;加固后节点的承载能力得到了不同程度的提升,刚度退化现象得到明显改善,节点变形能力有所提高,而耗能能力较未加固节点并无明显降低;单侧角钢加固对节点负向受拉的承载力比正向受压的承载力提高作用更加明显,而双侧角钢加固节点正负向承载力基本一致;单侧加固节点的刚度比双侧加固节点的刚度稍小,且随着角钢厚度的增大,节点刚度的提高作用越明显;而角钢肢长变化对节点的刚度影响不大。     

BFRP加固低强度空斗墙抗震性能试验研究

针对空斗墙加固中造价高、工期长、施工工序复杂等问题,提出了应用BFRP加固技术,BFRP加固空斗墙具有施工简单、造价低、抗震效果好等特点。通过6片低强度空斗墙水平低周反复荷载试验,包括2种不同的砌筑方式(全空斗、三斗一眠)和3种不同的BFRP加固方式,分析了加固前后各试件的破坏形态、抗剪承载力、滞回曲线、骨架曲线、延性和墙体的刚度及刚度退化曲线。试验结果表明:三斗一眠的空斗墙的抗震性能优于全空斗墙,低强度空斗墙经过BFRP加固后承载力在一定程度上得到了增强,延性系数变大,变形增加,刚度退化速度变慢,抗震性能得到提升,其中以X形双面剪刀撑加固方式效果最好。     

榫卯式预制装配钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

为适应建筑工业化中装配效率的要求,提高预制装配式钢筋混凝土结构结点的力学性能,文章参考古建筑榫卯节点做法,构件连接采用榫卯式连接型式。首先进行了榫卯式连接柱和现浇柱拟静力试验,然后对比分析了新型连接柱与现浇柱试件的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化规律、耗能能力、承载力、位移延性系数、极限位移角等参数的差异。研究结果表明:榫卯式预制装配钢筋混凝土柱节点在加载过程中没有出现节点位置破坏,承载力高,其抗震性能指标不弱于钢筋混凝土现浇柱。     

碳纤维布加固震损装配整体式混凝土框架节点抗震性能试验研究

通过拟静力试验,研究碳纤维布加固震损装配整体式框架节点的抗震性能,分析了节点破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、位移、延性、刚度和承载力退化等抗震性能指标,比较节点损伤程度对碳纤维布加固效果的影响,然后通过数值模拟对加固的影响因素进行分析,在此基础上建立了加固节点核心区抗剪承载力计算式。研究表明:碳纤维布加固节点试件极限承载力最大提高27.1%;极限位移最大提高23.8%;节点试件的耗能、延性增强,刚度退化、承载力退化减慢;轻度损伤节点加固后抗震性能得到有效提高;中度损伤节点加固后抗震性能可完全恢复;理论式计算结果与试验和模拟中的核心区抗剪承载力进行对比分析,误差在10%以内。     

榫卯灌浆钢管框架节点抗震性能试验研究

为探索建筑钢结构低能耗循环利用技术,研究方钢管柱-矩钢管梁采用榫卯连接、砂浆灌浆阻滑的钢框架节点的抗震性能。对榫卯灌浆节点及传统全焊接节点进行了低周往复荷载试验,对比分析其破坏形态、荷载-位移滞回曲线、延性系数以及极限承载力,并建立有限元分析模型,与试验结果进行对比。研究表明：榫卯灌浆节点在弹性阶段的承载力与全焊接节点相当,但榫卯灌浆节点的极限承载力高于全焊接节点,塑性发展平台更长;榫卯灌浆节点的破坏方式为砂浆磨损挤碎,钢构件损伤小;摩擦耗能效果好,滞回曲线饱满,且震后砂浆易修复。     

黏弹性阻尼器增强传统木结构半榫节点试验研究

为研究传统木结构半榫节点在改变木材种类、改变榫头宽度以及是否安装黏弹性阻尼器情况下的耗能能力,用松木和杉木制作了12个不同榫头宽度的半榫节点试件(6个未安装黏弹性阻尼器的节点试件和6个安装黏弹性阻尼器的节点试件),进行低周反复加载试验,并将6个未安装新型阻尼器的节点试件的试验结果与6个安装黏弹性阻尼器的节点试件的试验结果进行对比分析。研究结果表明:各半榫节点滞回曲线均呈反"Z"形,且捏缩效应明显,其中宽松节点滞回曲线产生较大的滑移;榫头宽度对半榫节点的骨架曲线斜率有较大影响,且增强后半榫节点推迟进入屈服阶段;紧密节点初始刚度最大,随加载的继续,各节点刚度下降后趋于平稳,增强后节点负向加载时刚度显著提高;安装黏弹性阻尼器的节点榫头拔榫量减小,同时节点的刚度、承载力和耗能能力得到有效增强。     

玄武岩纤维加固震损混凝土框架节点承载力计算分析

对5个不同损伤程度的框架节点采用玄武岩纤维加固后进行低周反复荷载试验。考虑混凝土框架节点受损修复后初始损伤的影响,提出构件修复后混凝土承载力折减系数;基于现行设计规范,建立玄武岩纤维加固混凝土框架节点考虑构件初始损伤的承载力计算公式,为震损混凝土构件的加固设计提供参考。     

榫卯式接缝预制混凝土剪力墙受力性能试验研究

为研究榫卯式接缝预制混凝土剪力墙的受力性能,进行了1片现浇钢筋混凝土剪力墙和4片预制混凝土剪力墙在恒定轴力作用下的拟静力试验,分析了榫卯式接缝性能及墙体的抗震性能。结果表明：峰值荷载前,同一位置榫卯式接缝两侧水平钢筋应变基本相同,接缝两侧墙体基本无相对变形。破坏时水平、竖向相对变形仅为0.34、0.79mm,接缝连接可靠,保证了墙体的整体性能。榫卯式接缝预制混凝土剪力墙的受弯承载力、刚度与钢筋混凝土剪力墙基本相当,能够达到“等同现浇”的设计目标;破坏时墙体竖向接缝处混凝土剥落,减小了根部混凝土压溃区域面积,提高了墙体的变形能力;当顶点位移角为1/50时,预制混凝土剪力墙仍保持良好的竖向承载能力;提高边缘构件纵筋配筋率,墙体承载力提高,破坏区域更加集中在墙体的接缝处,延缓了根部混凝土的压溃。     

传统民居穿斗式木结构栓榫节点抗震性能试验研究

以川西传统民居穿斗式木结构中的栓榫节点为研究对象，参照当地典型工程，制作了4个缩尺比为1∶1.33的榫卯节点，并对其进行低周反复加载试验，得到了栓榫节点的破坏形态、弯矩-转角滞回曲线、骨架曲线、强度和刚度退化规律以及耗能能力等抗震性能指标；利用ABAQUS软件建立有限元模型，分析梁截面高度和栓子截面尺寸对榫卯节点承载力的影响。结果表明：节点的破坏形态主要为半榫节点榫头拔出、采用方形栓子节点榫头发生剪切破坏、采用圆形栓子节点榫头发生折断破坏；柱子基本完好，榫头破坏较为严重；所有节点的弯矩-转角滞回曲线均呈Z形，滞回环的捏拢效应较为明显；采用方形栓子节点的受弯承载力、转动刚度和耗能能力均大于半榫节点，且随着方形栓子截面尺寸的增大而逐渐增大；栓榫试件破坏时节点转角均大于半榫试件，说明栓子的存在能够提高榫卯节点的变形能力；枋截面高度对榫卯节点承载力影响较大，方形栓子边长和圆形栓子直径分别为10~30mm和10~20mm时较为合理。研究结果可为传统民居穿斗式木结构的定量参数化设计和抗震性能分析提供参考。     

黏弹性阻尼器增强传统木结构燕尾榫节点试验研究

为研究村镇传统木结构燕尾榫节点在不同摩擦力工况下,以及节点安装阻尼器前后的耗能情况,采用杉木和松木共制作12个燕尾榫节点试件,通过改变榫卯节点侧面紧密程度来改变榫头与卯口间的摩擦力,同时提出了一种黏弹性阻尼器增强节点,将增强前后的节点进行低周反复加载对比试验。研究结果表明：木材种类和榫卯间摩擦力大小对节点的抗震性能有较大影响;燕尾榫节点滞回曲线捏缩效应明显,同级加载位移下承载力退化主要发生在第二循环,而刚度退化曲线表现出明显的不对称性,其负向加载时具有更好的抗震性能;在安装阻尼器后,节点的耗能能力、刚度和承载力有显著提高,且负向加载时提高更为显著。     

BFRP-钢板-混凝土组合双连梁抗震性能试验研究

为研究BFRP-钢板-混凝土组合双连梁的受力性能和破坏机理,完成了1个普通钢筋混凝土单连梁、1个普通钢筋混凝土双连梁、1个内置钢板的钢筋混凝土双连梁、1个外包BFRP布的钢板-混凝土组合双连梁的低周往复加载试验,研究了不同连梁形式和外包BFRP布对其抗震性能的影响,分析了各连梁的破坏形态、破坏特征、承载能力、变形能力和耗能能力等,并利用数字图像相关（DIC）测试技术分析了BFRP布应变随位移和时间变化的分布规律。结果表明：内置钢板和包裹BFRP布后,双连梁的延性、耗能和承载力均有显著提高;内置钢板显著提高了普通钢筋混凝土双连梁的承载能力和耗能能力,包裹BFRP布有效地提高了钢板-混凝土组合双连梁的持荷能力,BFRP布能较好地抑制混凝土裂缝的开展以及延缓混凝土的破坏速度。DIC测试技术能够较好地测定连梁外包BFRP布的变形以及应变变化,BFRP布在靠近梁墙交界处所受的力较大。     

Experimental study on seismic behavior of BFRP-plate-reinforced composite double coupling beams

为研究BFRP-钢板-混凝土组合双连梁的受力性能和破坏机理，完成了1个普通钢筋混凝土单连梁、1个普通钢筋混凝土双连梁、1个内置钢板的钢筋混凝土双连梁、1个外包BFRP布的钢板-混凝土组合双连梁的低周往复加载试验，研究了不同连梁形式和外包BFRP布对其抗震性能的影响，分析了各连梁的破坏形态、破坏特征、承载能力、变形能力和耗能能力等，并利用数字图像相关（DIC）测试技术分析了BFRP布应变随位移和时间变化的分布规律。结果表明：内置钢板和包裹BFRP布后，双连梁的延性、耗能和承载力均有显著提高；内置钢板显著提高了普通钢筋混凝土双连梁的承载能力和耗能能力，包裹BFRP布有效地提高了钢板-混凝土组合双连梁的持荷能力，BFRP布能较好地抑制混凝土裂缝的开展以及延缓混凝土的破坏速度。DIC测试技术能够较好地测定连梁外包BFRP布的变形以及应变变化，BFRP布在靠近梁墙交界处所受的力较大。