混合连接自复位框架结构抗震性能研究

以混合连接自复位框架结构为研究对象,首先建立了混合连接节点的数值计算模型,提出了该类框架结构的抗震设计方法,并进行了有效验证。然后,通过罕遇地震作用下的弹塑性动力时程反应分析,对比了典型混合连接自复位框架和普通框架的抗震性能,探讨了预应力抗弯承载力比φ_(des)对自复位性能的影响。研究结果表明:所建立的混合连接自复位节点数值计算模型合理有效,按所提设计方法设计的自复位框架具有良好的抗震性能和明显优越的自复位能力;自复位框架较普通框架上部楼层的塑性铰发育更为充分、位移反应更为明显;φ_(des)是控制结构自复位能力和耗能能力等的关键参数,其取值范围通常在0. 4～0. 6;对于较低的楼层,可以适当地减小φ_(des)的取值,使楼层具有更好的耗能性能。     

混合连接自复位节点的力学分析

混合连接是一种预应力装配式混凝土结构的节点连接方式,作为最早提出的自复位结构形式,具有明确而典型的自复位受力特征,应用越来越广泛,有着极大的研究价值。因此,将以混合连接自复位节点作为自复位结构的出发点,深入分析其力学特征、自复位机理。本文提出了叠加法、四状态分析法和数值计算法用于分析混合连接自复位节点连接截面的弯矩-转角关系。研究发现,叠加法得出了具有典型"旗形"滞回特点的混合连接本构模型,表明其具有良好的自复位能力和理想的耗能能力;四状态分析法以四种特殊状态的弯矩-转角关系为控制点,较为精确地得到关键连接截面的本构关系,有助于自复位节点的受力分析和设计;数值计算法则可以得到连续光滑的弯矩-转角关系,用于模拟混合连接自复位节点的全过程受力特征。     

新型钢梁栓焊混合连接节点抗震性能分析

以实现"现场快速装配,同时改善节点性能"为原则,提出一种带悬臂梁段拼接的"新型钢梁栓焊混合连接节点"。首先对新型节点基准试件进行了单调和循环加载下的有限元模拟,结果表明新型节点通过下翼缘拼接滑移,有较高的延性和塑性变形能力,同时拼接滑移耗能减缓了地震能量向梁根部焊缝输入,提高节点抗震性能。对比无拼接节点,最大塑性转角提高24.6%,而承载力明显降低。此外,还研究了拼接位置和预拉力值大小对新型节点抗震性能的影响。     

自复位装配式钢-混凝土混合框架节点抗震性能试验研究

结合装配式梁、柱构件螺栓连接施工便捷的特性与后张预应力筋预压连接的抗震性能优势,提出一种自复位装配式钢-混凝土混合结构框架节点,该节点由钢筋混凝土柱和钢-混凝土混合梁通过高强螺栓拼装而成,主要通过后张梁内的无黏结预应力筋提供复位力,并通过摩擦耗能装置与钢梁段塑性变形进行耗能。共完成了5个边节点的低周往复加载试验,分别研究了混合梁内预应力筋的初始预拉力与摩擦装置中高强螺栓的初始预紧力对该节点承载能力、抗震性能、耗能能力和复位能力的影响。研究结果表明：试件表现出明显的两阶段滞回特性,第一阶段为钢梁段屈服前,混凝土梁与钢梁段接触面呈现出持续开合复位机制,滞回曲线呈现明显双旗形,复位效果明显;第二阶段为钢梁段屈服后,随着荷载增大,钢梁的塑性变形逐渐增大,滞回曲线趋于饱满,试件耗能能力显著增加。试件的峰值荷载、延性系数和累积耗能值随摩擦装置中高强螺栓的初始扭矩增大而增大,峰值荷载和复位能力随梁内预应力筋的初始预拉力增大而增大。在整个试验过程中,各试件梁、柱主体构件损伤不明显,基本实现震后可恢复。     

新型装配式自复位桥墩节点抗震性能研究

为提高装配式桥墩的自复位能力和耗能性能,提出了一种新型装配式自复位桥墩节点连接,采用数值模拟的方法建立了桥墩节点的数值模型,在验证数值模型正确性基础上,通过对比各桥墩模型在低周往复荷载下的模拟结果,研究新型节点的抗震性能.结果表明:相比传统桥墩节点,新型桥墩节点的滞回曲线更加饱满,承载力和耗能能力有所提升,且残余位移减...     

分阶段屈服装配式混合连接节点抗震性能研究

文章介绍了分阶段屈服装配式混合连接节点的构造并进行了试件设计以及建模过程中钢筋混凝土本构和梁柱单元的选择,对董挺峰的混合连接节点加以改造建立了分阶段屈服混合连接节点模型。通过数值模拟及结果分析,分阶段屈服装配式混合连接节点能有效控制地震时梁柱接触面的转角变形过大的问题,从而使装配式结构具有良好的抗震性能。     

承载力比值对摩擦型自复位节点抗震性能的影响

钢绞线与高强螺栓连接提供的节点抗弯承载力比值是影响摩擦耗能型梁柱自复位节点抗震性能的重要参数.采用有限元软件ANSYS 10.0,对5个按照不同抗弯承载力比值设计的节点模型进行单调和循环加载模拟,分析该参数对节点抗震性能的影响.研究表明：当高强螺栓连接的抗弯承载力比钢绞线的抗弯承载力略小时,节点的耗能性能最强且具有自复位能力.建议将节点设计弯矩按钢绞线与高强螺栓连接承载力比值分配,分别设计钢绞线与高强螺栓连接.     

预应力自复位装配式混凝土框架节点抗震性能研究

提出一种新型装配式混凝土框架梁柱节点,其具有震后自主复位,低损伤等特点。为了解该新型节点的抗震性能,进行了新型装配式节点与现浇节点的拟静力对比试验研究,并与Open Sees有限元分析结果进行了对比。试验结果表明,新型装配式节点在梁端位移角达到1/18时,仍保持承载力不降低,结构构件基本完好,仅在梁端出现少量弯曲裂缝,且在荷载卸除后实现自主复位,裂缝基本闭合。有限元分析结果表明,该装配式节点的承载能力随初始预应力的增大而增大,同时也随耗能钢筋截面面积的增大而增大,耗能能力则主要来源于耗能钢筋。     

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。     

混合连接的装配式框架节点抗震性能试验研究

提出两种新型的装配式高强钢筋混凝土节点连接形式,通过对装配式高强钢筋混凝土框架中节点的拟静力试验研究,对比分析装配式高强钢筋混凝土框架梁柱中节点的开裂破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、耗能能力等抗震性能指标.研究结果表明:装配式高强钢筋混凝土节点具有较好的抗震能力.装配式高强钢筋混凝土框架节点的极限荷载和耗能能力...     

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。     

装配式钢筋混凝土柱-钢梁混合连接节点抗震性能研究

结合国内某预制装配式公建项目,选取地上1层受力较不利的装配式钢筋混凝土柱-钢梁混合连接节点进行抗震性能分析。结合有限元方法,分别进行节点静力工况分析和拟静力工况分析,从节点应力、应变、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线等方面进行全面研究。计算结果表明:装配式钢筋混凝土柱-钢梁混合连接节点在多遇地震下处于弹性受力状态,在罕遇地震状态下具有良好的抗震性能,满足抗震设计要求。     

高层自复位剪力墙结构抗震性能分析

与传统剪力墙结构相比,强震下自复位剪力墙结构在减小结构自身损伤和控制结构震后残余变形方面具有优势,从而节约震后修复时间和费用,满足地震可恢复功能要求。但目前自复位剪力墙结构主要应用于低层建筑,高层自复位剪力墙结构应用较少,其抗震性能与经济性尚有待研究。本文基于我国抗震规范及抗震设防目标,以一幢十层宿舍楼为算例,分别采用传统剪力墙结构方案和自复位剪力墙结构方案进行设计。重点针对自复位剪力墙结构方案,采用直接基于位移的设计方法,并使用有限元软件OpenSees对结构进行弹塑性时程分析,验证其满足抗震性能目标。通过两种方案对比分析,结果表明自复位剪力墙结构在结构抗震性能、经济适用性方面较传统剪力墙结构具有优越性。     

全装配式自复位耗能钢筋混凝土框架梁柱节点抗震性能研究

为研究全装配式自复位耗能钢筋混凝土框架梁柱节点的抗震性能,针对该类梁柱节点开展拟静力试验.该节点采用钢套加固节点核心区梁柱构件,利用在梁截面中心后穿的无黏结预应力钢绞线提供自复位能力,节点区设置可更换低屈服点钢棒提供耗能性能.试验中共制作了 5个比例3/5缩尺梁柱节点,研究了该类型梁柱节点在低周往复荷载作用下的滞回性能...     

新型装配式干连接自复位框架结构理论分析和抗震性能有限元研究

我国目前采用的“三水准、两阶段”的抗震设计方法允许结构在地震作用下发生塑性变形,但因地震的复杂性与不确定性,导致结构、构件产生较大残余变形,造成震后修复困难或无法修复的情况。因此,采用直接基于位移的抗震设计方法求解地震作用并对自复位框架进行设计,对结构进行动力弹塑性时程分析。结果表明：当计算配筋后,重新计算结构整体的自复位比,并用新的自复位比得到计算的结构基底剪力V_Base与设计基底剪力相差不到1%,说明该设计方法具备良好拟合性;动力时程分析表明结构的顶点位移响应可以看出结构整体较为稳定,说明结构处于完好状态,没有发生倒塌破坏,满足罕遇地震下抗震设防要求,并且结构的抗震性能比现浇节点更优异。     

新型PEC柱-钢梁中节点摩擦耗能型部分自复位连接抗震性能试验研究

为研究摩擦耗能T形连接件部分自复位连接的抗震性能,考虑PEC柱布置方式,按1∶1.6缩尺比例设计制作2个新型PEC柱-钢梁中节点试件模型,并进行水平低周往复荷载试验。基于试验测试数据整理,对试件的滞回性能、承载能力、耗能能力、自复位功效和节点传力机理等进行分析。结果表明：摩擦耗能T形连接件部分自复位连接通过预拉杆和摩擦耗能T形连接件有效实现了“自复位功效与耗能能力有机统一”的性态设计目标;PEC柱布置方式决定其受力性能,且改变了节点梁柱刚度匹配,从而影响到连接形式受力性能的发展进程和试件损伤分布规律;对穿螺栓和预拉杆实现了节点域混凝土斜压带传力模式,相应降低了节点域腹板的抗剪性能要求;所有试件层间侧移角达到中震层间侧移角限值0.02rad之前,节点与连接基本无残余转角,而当层间侧移角超过大震层间侧移角限值0.035rad时,试件承载能力仍呈增大趋势、且对应节点与连接残余转角不超过0.01rad,即该连接形式具有良好的自复位功效和抗倒塌性能。     

节点刚度对自立式角钢塔抗震性能影响分析

采用有限元分析软件ANSYS,研究节点刚度对自立式角钢塔结构抗震性能的影响。建立了考虑节点刚度的角钢塔模型,并对角钢塔进行了三维罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,研究了地震作用下节点刚度对结构内力和位移的影响。结果表明节点刚度对结构的抗震性能影响显著。     

影响钢筋混凝土框架节点抗震性能的因素

本文讨论了影响钢筋混凝土框架节点抗震性能的一些因素,供钢筋混凝土框架节点的抗震设计参考。