新型装配式不对称混合连接节点试验研究

不对称混合连接是预制装配式混凝土结构的一种新型连接方式.预制梁和柱通过无黏结后张预应力筋装配形成整体,作为耗能元件的普通钢筋仅设置在梁截面上部,并在梁柱连接处作部分无黏结处理.介绍三榀不对称混合连接边节点的低周反复加载试验,试验结果显示:试件的破坏都集中在梁柱接触面,梁柱构件本身及节点核心区破坏轻微;试件的滞回曲线均呈现"S"形,曲线明显呈不对称形状,正向加载时曲线更为饱满;试件的位移延性系数在3.75～5.0,最终等效黏滞阻尼系数为8%～10%.     

预制预应力混凝土粱柱节点研究进展

预制预应力混凝土梁柱节点由预制梁、预制柱和预应力筋组成,通过张拉预应力筋使梁柱形成共同工作的整体。已有研究表明：装配式预应力混凝土框架节点在低周反复荷载作用下,裂缝主要出现在梁柱连接界面处,破坏形式为梁端受压区混凝土压碎,受拉区普通钢筋或预应力钢筋屈服,节点核心区及构件本身破坏轻微,普遍表现出变形能力强,位移延性好,耗能能力差,残余变形小,恢复性能好的特点。     

新型预制装配式消能减震混凝土框架节点抗震性能试验研究

为了提高预制装配式混凝土框架结构的抗震性能,提出一种由扇形铅黏弹性阻尼器与预制装配式混凝土框架组合而成的新型预制装配式消能减震混凝土框架结构体系。对体系节点进行了设计,并对普通预制装配式梁柱节点试件和新型预制装配式梁柱消能减震节点试件进行了低周反复加载试验,研究了试件的滞回特性、承载能力、位移延性、强度退化和梁端受力筋应变等抗震性能及其破坏特征。结果表明:新型预制装配式梁柱消能减震节点通过扇形铅黏弹性阻尼器的往复剪切变形参与节点的滞回耗能,具有良好的耗能效果,该新型节点滞回曲线饱满,耗能能力强;节点的承载力和位移延性明显提高;扇形铅黏弹性阻尼器增强预制装配式梁柱节点的抗侧力和抗侧刚度,改变节点受力模式,使塑性铰区从梁端后浇区外移至预制梁与阻尼器连接外侧,实现了"强节点弱构件、强剪弱弯"性能要求。     

双层双跨装配整体式预应力混凝土框架抗震试验研究

为研究新型装配整体式预应力混凝土框架结构装配工艺及其抗震性能,设计制作了一榀双层双跨装配整体式预应力混凝土框架,对其构件制作、连接构造、装配工艺进行了验证,并进行了低周反复荷载试验,研究了其破坏形态、承载力、变形、耗能等抗震性能。试验结果表明：新型装配整体式预应力混凝土框架结构节点连接构造简单、装配便捷,结构破坏形态为梁铰延性破坏,延性系数大于4,极限位移角达1/22,变形能力和耗能能力良好,结构性能达到“等同现浇”。     

附加曲线钢板支撑的预制预应力混凝土装配式梁柱节点抗震性能

为研究附加曲线钢板支撑的预制预应力混凝土装配式梁柱节点的抗震性能,对不同截面宽度和不同偏心距离的附加曲线钢板支撑的预制预应力混凝土装配式梁柱节点,以及无支撑装配式梁柱节点对比试件进行低周往复荷载试验研究以及数值模拟分析,研究节点试件破坏形式、承载力、刚度、耗能等变化规律。结果表明：在层间位移角不大于5％时,节点试件具有稳定的受力性能,节点梁端混凝土压碎,同时曲线钢板支撑受弯屈服;曲线钢板支撑可提高预应力装配式梁柱节点试件的承载力、刚度和耗能,随着支撑截面宽度的增加以及偏心距离的减小,节点试件承载力、刚度和耗能逐渐提高;在层间位移角为4%时等效黏滞阻尼系数为0.12~0.20,相对无支撑预应力装配节点提高约2~3倍;在曲线钢板支撑偏心率小于0.3时,节点试件承载力受偏心距离影响较大,偏心率大于0.3时,承载力基本不变。     

预应力预制混凝土剪力墙抗震性能试验研究

通过后张拉高强无黏结预应力筋将分段预制墙板拼装成整体预应力预制混凝土剪力墙,剪力墙根部靠近中间位置布置若干普通钢筋以增加墙体耗能性。为比较该类剪力墙与现浇混凝土剪力墙的抗震性能,进行了3片预应力预制混凝土剪力墙和1片现浇混凝土剪力墙的拟静力试验,研究墙体的破坏过程及破坏形态、滞回及骨架曲线、位移延性、耗能能力、刚度退化、残余位移等。结果表明：预应力预制混凝土剪力墙的非线性变形集中在墙根部接缝处,导致墙体本身的损伤较小;预应力筋可提供恢复力,能有效减小残余变形;由于耗能钢筋的锚固失效,预制混凝土剪力墙的滞回曲线不如现浇混凝土剪力墙试件饱满;刚度退化早于现浇墙体,但下降段曲线较现浇墙体平缓,其刚度退化较现浇墙体缓慢;锚固失效是由耗能钢筋过密布置导致。     

外设自复位构件加固钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

针对某既有钢筋混凝土框架结构抗震加固改造项目中存在的问题,提出了采用外设装配式自复位构件对钢筋混凝土框架进行抗震加固的方法,即对既有框架梁、柱采用增大截面法加固,沿框架梁并排安装预制梁构件,预制梁内通长设置无黏结预应力筋并锚固于框架柱外侧,预制梁与框架柱之间设置耗能钢筋,使被加固框架在给定的性能设计目标下获得一定的自复位能力。为验证该方法的加固效果,设计并制作了3榀平面框架结构试件,对其进行了拟静力试验研究,其中1榀为未加固的对比试件,2榀为采用外设装配式自复位构件加固的框架试件。试验结果表明：外设装配式自复位构件加固法可以显著提高钢筋混凝土框架结构的抗震承载力和延性,耗能能力显著增强,同时,在一定层间位移角范围内,加固框架的残余变形明显小于未加固框架,震后自主复位能力显著增强。对试验进行了精细化有限元仿真分析,有限元分析结果与试验结果符合较好。该加固方法可与性能化抗震加固设计相结合,以实现基于位移的性能化加固设计需求。     

现浇与预制装配式混凝土框架节点抗震性能试验

为研究预制装配式混凝土框架结构连接节点的抗震性能,探讨其与现浇混凝土框架结构节点之间的性能差异,设计并制作了2组预制装配式混凝土框架节点试件和1组现浇混凝土框架节点试件,通过试验研究试件的滞回特性、承载能力、位移延性、强度退化和耗能能力等抗震性能及其破坏特征。结果表明:通过合理的设计,预制装配式混凝土框架节点的滞回耗能性能与现浇混凝土框架节点相当,其承载力和初始刚度基本等同于现浇混凝土结构节点,但其承载力退化速度快于现浇混凝土框架节点,屈服后预制构件累积损伤程度较现浇构件严重;预制装配式混凝土框架节点在轴压比较大时,节点破坏较为严重,耗能更多。     

装配式预制混凝土框架结构缩尺模型拟动力试验研究

对一个单层、单跨、三榀、采用橡胶垫螺栓连接梁柱节点的装配式预制混凝土框架结构1/2缩尺模型进行拟动力试验,研究该结构在地震作用下的破坏模式、变形、滞回、耗能、强度、刚度等抗震性能。试验结果表明:此类装配式预制混凝土框架结构具有较好的抗震性能;采用橡胶垫螺栓连接的梁柱节点在试验中工作状态良好,而采用焊接连接的板梁节点在试验中破坏严重;屋面板与梁的焊接节点是此类结构的抗震薄弱环节。建议今后工程设计中对此类结构的板梁连接节点进行加强或采用柔性连接。     

新型装配式预应力混凝土框架梁柱节点抗震性能试验研究

新型装配式预应力混凝土框架结构,通过后张预应力钢绞线和预应力螺纹钢筋产生的预压力实现梁柱节点连接。为研究该节点的抗震性能,设计并制作了4个试件,对其进行拟静力试验,分析了其破坏形态、滞回特性、刚度退化、变形能力、承载力及耗能能力,探讨了剪跨比、截面预压应力对其抗震性能的影响,并建立了梁端接缝截面受弯承载力计算方法。研究结果表明：各试件均发生了梁端弯曲破坏,滞回曲线呈反“S”形或饱满“弓形”,位移延性系数均大于3,强屈比在1.07～1.33之间,整体表现出较好的耗能能力、变形能力;剪跨比对节点的抗震性能影响不明显;截面预压应力分布对节点抗震性能有一定的影响,梁端接缝截面均匀受压时,其耗能能力、位移延性等综合抗震性能相对最优。     

预应力自复位装配式混合框架结构抗震性能试验研究

为了提高传统装配式混凝土结构的抗震能力,结合螺栓连接的施工性能、后张预应力筋的复位性能和腹板摩擦装置的耗能性能优势,提出一种预应力自复位装配式混合(SPH）框架结构。SPH框架结构由预应力钢筋混凝土柱和预制预应力钢-混凝土混合梁通过高强螺栓拼装而成,主要通过布置在梁与柱内的后张无黏结预应力筋提供复位力,通过混合梁内的摩擦装置与钢梁段的塑性变形进行耗能。完成了1榀无预应力装配式混合(NPH）框架及2榀SPH框架的低周往复加载试验,分别考虑了预制梁、柱内预应力筋初始预应力、摩擦装置处高强螺栓初始预紧力及柱脚构造措施对该类结构承载能力、复位性能及耗能能力等抗震性能的影响。研究结果表明：采用千斤顶非接触锚具的后张预应力筋方法行之有效;SPH框架相较于NPH框架表现出更好的承载性能、复位效果、变形及耗能能力;SPH框架表现出明显的两阶段特征,即在位移角2.0%以前,结构整体表现为“强复位、低耗能”特点,可以有效控制残余变形,相对自复位率保持在85%左右,在位移角2.0%以后,结构整体表现为“弱复位、强耗能”特点;整个试验过程中SPH框架主体构件损伤不明显,基本实现震后可恢复功能。     

预应力自复位预制框架中节点试验研究

为了研究预应力自复位混凝土框架结构的抗震性能,分别进行了一榀预应力自复位预制框架中节点和现浇框架中节点的低周往复荷载试验。试验结果表明:与现浇框架中节点相比,预应力自复位预制框架中节点损伤主要集中在角钢上,梁、柱构件及预应力筋基本保持弹性;预应力自复位预制框架中节点的残余变形远远小于现浇节点,能量耗散系数约为现浇节点的一半。     

高轴压比装配整体式预应力混凝土框架中节点抗震性能试验研究

装配整体式预应力混凝土框架中节点由预制柱、预应力T形叠合梁和现浇节点核心区组成,其中,预应力T形叠合梁采用穿过节点核心区的后张预应力筋（全黏结和部分黏结）。对2个高轴压比（0.68）装配整体式预应力混凝土框架中节点和1个现浇对比中节点足尺模型进行了低周反复荷载试验。试验结果表明：试件均发生梁端弯曲破坏,柱纵筋和核心区箍筋未屈服;试件滞回曲线均较饱满,表现出较好的耗能能力;3个试件的刚度退化规律基本一致,残余变形较小,变形恢复能力良好;与现浇对比中节点试件和全黏结预应力中节点试件相比,部分黏结预应力中节点试件的承载力分别高6%和1.5%,位移延性系数分别高11.8%和17.6%。     

预应力混凝土斜交梁柱节点抗震性能试验研究

为确保大悬挑预应力混凝土斜交梁柱空间框架结构的抗震性能,通过模型试验,研究了2个预应力梁、柱节点试件的抗震性能.试验过程中研究了试件在混凝土开裂时各阶段的现象,并考虑了P-△滞回曲线、P-△骨架曲线、位移延性与变形能力、耗能能力等多种参数的影响.试验证明,预应力混凝土斜交梁柱节点在水平荷载作用下满足抗震要求和设计规范,可应用于工程中.     

后张无黏结预应力干式连接梁柱节点抗震性能试验研究

为研究后张无黏结预应力干式装配梁柱节点在低周往复荷载作用下的抗震性能,对其进行了拟静力试验研究。试验中设计了2个常规现浇梁柱节点和4个装配式梁柱节点,包含中节点和边节点。对比分析了现浇节点和装配节点滞回性能、刚度、承载能力以及变形能力差异。试验结果表明：试验中设计的后张无黏结预应力装配式梁柱节点试件在初始刚度、承载能力、变形能力以及损伤控制等方面均优于传统的现浇节点试件,耗能能力略低;进一步研究了后穿耗能钢筋无黏结段位置对装配节点性能的影响,认为后穿耗能钢筋无黏结段设置在柱外时,装配节点呈现更高的耗能能力和变形能力;装配式节点预应力钢绞线在1/20大位移角下仍能保持弹性,梁柱接触面基本无摩擦滑移,该类装配式节点具有良好的整体性和安全性。     

后张无黏结预应力干式连接梁柱节点抗震性能试验研究

为研究后张无黏结预应力干式装配梁柱节点在低周往复荷载作用下的抗震性能,对其进行了拟静力试验研究。试验中设计了2个常规现浇梁柱节点和4个装配式梁柱节点,包含中节点和边节点。对比分析了现浇节点和装配节点滞回性能、刚度、承载能力以及变形能力差异。试验结果表明:试验中设计的后张无黏结预应力装配式梁柱节点试件在初始刚度、承载能力、变形能力以及损伤控制等方面均优于传统的现浇节点试件,耗能能力略低;进一步研究了后穿耗能钢筋无黏结段位置对装配节点性能的影响,认为后穿耗能钢筋无黏结段设置在柱外时,装配节点呈现更高的耗能能力和变形能力;装配式节点预应力钢绞线在1/20大位移角下仍能保持弹性,梁柱接触面基本无摩擦滑移,该类装配式节点具有良好的整体性和安全性。     

装配式预应力混凝土结构梁柱组合件抗震性能试验研究

采用足尺模型试验方法对预压装配式预应力混凝土梁柱组合件在低周反复荷载作用下的开裂破坏形态、滞回特性、骨架曲线、刚度退化特征、耗能能力、梁端转动变形等抗震性能指标进行了系统研究。试验及理论分析结果表明,预压装配式预应力混凝土梁柱组合件具有较强的耗能能力,能够满足抗震设防的要求。由于预应力筋的作用,卸载后残余变形较小,恢复性能较好。梁柱结合部位是该节点的关键部位,经过合理的设计,采取必要的措施,还可改进其耗能能力。     

中柱失效下预制装配式框架结构抗连续倒塌性能研究

为了研究中柱失效下预制装配式框架结构的抗连续倒塌性能,制作了5个两跨1/3缩尺梁-柱子结构模型,采用pushdown加载方式研究其在倒塌过程中的抗力机制与破坏模式。试验结果表明：采用顶底角钢连接、无黏结预应力拼接以及混合连接等三种连接方式对其抗连续倒塌性能及抗力机制影响很大;由于纵筋在梁柱节点区域不连续,无黏结预应力连接结构不能发展有效的弯曲机制,而在梁柱界面上安装顶底角钢时,则可以发展较好的弯曲机制;预制装配式结构的破坏模式和抗力机制与普通混凝土结构明显不同,预制装配式结构抗力从加载初期就主要由预应力钢筋发展悬链线作用提供。通过高精度有限元软件LS-DYNA进行精细化有限元建模,在验证数值模型的基础上开展参数分析。有限元分析结果表明：装配式结构中采用有黏结预应力筋可以增大结构在小变形阶段的承载能力,而在大变形阶段,有黏结预应力筋断裂更早,变形能力更弱,承载力也较低。     

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。     

自复位预制框架边节点抗震性能试验研究

提出一种新型的自复位预应力预制节点形式PTED节点,为了研究PTED节点的抗震性能,进行5个PTED边节点的低周往复荷载试验,对试件的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、耗能能力、延性及残余变形等抗震性能进行分析,试验结果表明:加载到层间位移角为4%时,预应力筋保持在弹性阶段,梁柱连接处缝隙及梁自身的裂缝均能在预应力筋的回弹作用下闭合,节点残余变形较小,PTED节点具有良好的自复位的能力,提高了震后结构的可修复性。加载过程中,梁柱基本保持弹性,而通过角钢的弹塑性变形耗散能量。增大角钢厚度、长度,增大梁高及减小预应力筋的初始应力可提高节点的耗能能力。节点的承载力随梁高的增加、预应力筋初始应力的增大、角钢厚度和长度的增大而提高。在加载后期,节点承受的荷载仍持续增长,加载到4%时,PTED节点仍具有稳定的屈服后刚度。PTED节点还具有较好的延性和梁端转动能力。PTED节点具有良好的抗震性能,可在地震区推广应用。