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。     

大型火力发电厂钢筋混凝土框架异型边节点抗震性能及设计方法研究

针对火力发电厂主厂房中存在高梁变截面柱构成的异型边节点,进行4个异型边节点静力试验及含有空间异型边节点整体结构的拟动力试验,分析了直交梁、上下柱变截面、节点区箍筋等对该类节点破坏模式的影响。研究结果表明该类节点初裂荷载、极限荷载较常规节点显著降低,通裂阶段与极限阶段非常接近,易发生小核心剪切破坏和直交梁以下区域剪切破坏等两种破坏模式。采用约束机理对小核芯剪切破坏进行分析并提出承载力计算方法;对于直交梁以下区域剪切破坏应采用限制大梁底部纵向钢筋的方法予以避免。     

框架结构变梁异型节点核芯区钢筋应力分析

运用大型有限元分析与设计软件ANSYS,对框架结构中的某一处变梁异型节点进行了在罕遇地震作用下的抗剪承载力影响分析。通过软件模拟并对比变梁异型节点核芯区在梁两侧截面高度不断变化的情况下,对比分析了节点核芯区内钢筋应力的变化以及其破坏形态。研究结果表明:梁端加载至节点破坏时,节点区内的钢筋应力分布极不均匀,而且随着梁高差的不断增大,这种作用表现的也越为明显。     

型钢混凝土异型中节点抗震性能试验研究及设计建议

由于工艺要求,大型型钢混凝土核电厂主厂房结构中普遍存在错层、变梁变柱截面而形成的异型中节点。为研究型钢混凝土(SRC)异型中节点的抗震性能,进行了8个1/4缩尺比的SRC异型中节点拟静力试验,考虑了两侧梁错位高度、单侧梁截面高度减小和轴压比等影响因素,分析了SRC异型中节点的破坏形态、滞回性能、承载力、刚度退化、耗能能力及延性等。结果表明:SRC异型中节点主要发生核心区剪切破坏,与SRC常规中节点不同,异型中节点首先沿核心区长对角线出现裂缝,而沿短对角线出现的裂缝则有所滞后,可将核心区长对角线出现裂缝作为判断节点开裂的主要标志;当两侧梁错位时,柱有效计算长度减小,承载力较常规节点有明显提高,变形能力则有所降低;随着两侧梁错位高度的增大,节点承载力增大,延性和耗能能力则减小。当一侧梁截面高度减小时,节点刚度和承载力明显降低,变形能力则有所提高;一侧梁截面高度减小越大,承载力下降越明显;建议小梁截面高度不宜小于大梁截面高度的1/2。当轴压比小于0.5时,增大轴压比可以提高异型节点承载能力,但变形能力会降低,建议轴压比不宜过大。     

火电厂主厂房型钢混凝土混合结构异型中节点抗震性能试验研究

火电厂主厂房型钢混凝土混合结构中存在由于错层、变梁变柱截面引起的异型中节点,选取5个代表性节点进行1∶5缩尺拟静力试验,研究该类节点的滞回性能、耗能能力、延性、刚度退化以及承载能力。研究结果表明：受强梁弱柱特性的影响,4个型钢混凝土异型中节点主要发生不利于抗震的柱端塑性铰破坏,而钢筋混凝土异型中节点由于梁柱刚度比较大主要发生核心区剪切破坏;大小梁错层高度对型钢混凝土异型中节点的承载力、延性性能与刚度特性均有一定的影响,但规律并不明显;型钢混凝土柱-钢筋混凝土梁异型中节点的耗能能力强于钢筋混凝土异型中节点,但受破坏模式的影响,其承载能力、延性与刚度等均低于钢筋混凝土异型中节点;相比采用钢筋混凝土梁的型钢混凝土异型中节点,采用型钢混凝土梁的型钢混凝土异型中节点的开裂荷载高,初始刚度较大,但承载力、延性与耗能能力并未得到明显提高。     

型钢混凝土异型边节点承载力计算方法分析

通过SRC异型边节点的低周反复加载试验,描述了该类节点的破坏过程:初裂、通裂、极限和破坏;通过该类节点的有限元非线性分析,研究其破坏形态。通过试验和有限元结果的综合分析,归纳出该类节点的破坏形态,并根据不同的破坏形态,提出SRC异型边节点相应的承载力计算方法,以期为该类边节点的实际设计提供参考。     

大型厂房钢筋混凝土框排架结构中异型节点的抗震性能和设计方法研究

针对大型厂房框排架结构中通常存在变梁变柱异型节点的实际情况,进行4个1/5比例异型中节点伪静力试验研究及含有该类节点整体结构的试验,分析大小梁相对刚度、大小核心面积及小核心与柱配箍率等因素对该类节点破坏模式的影响。研究结果表明:该类节点初裂荷载、极限荷载较常规节点显著降低,通裂阶段与极限阶段非常接近,易发生小核心剪切破坏和柱端剪切破坏等两种破坏模式。采用约束机理对小核心剪切破坏进行分析并提出承载力计算方法;对于柱端剪切破坏应采用限制大梁底部纵向钢筋的方法予以避免。提出采用大小梁端弯矩比为参数区分不同类型的破坏模式,为该类异型节点合理设计提供了依据。     

RC框架变梁变柱中节点承载力研究

本文分析了梁柱截面尺寸、节点配箍率、轴压比等因素对变梁变柱中节点承载力的影响。变梁变柱中节点通裂发生在大核心区,最终形成大核心破坏。该类节点抗震承载力较常规节点劣化,核心区通裂荷载约为91%极限荷载。变梁变柱中节点大核心对小核心具有约束作用,本文建立了约束系数ξ的计算表达式,在此基础上提出包含系数ξ的异型中节点抗剪承载力计算公式。     

低周反复荷载下强梁弱柱型钢混凝土变柱T型节点力学性能研究

型钢混凝土混合结构火电厂主厂房中的边节点属于强梁弱柱、变柱异型节点,通过4个1/5缩尺比试件的低周反复加载试验分析探讨此类节点的抗震性能。研究结果表明:强梁弱柱型钢混凝土变柱T型节点主要发生柱端破坏,抗震性能较差,沿纵横向同时配置短肢剪力墙后节点破坏模式变为利于抗震的近梁端破坏;与型钢混凝土柱-钢筋混凝土梁节点相比,型钢混凝土柱-型钢混凝土梁节点的延性性能与耗能能力较强,但受破坏模式影响,强度未得到提高;配置短肢剪力墙后,型钢混凝土柱-钢筋混凝土梁异型边节点的承载能力、滞回性能、变形性能、刚度特性均得到较大提高,且同时配置纵横向短肢剪力墙节点的受力性能改善效果更为明显,有效地改善了该类节点强梁弱柱的不利特性,是一种值得推广应用的新型节点类型。     

梁加腋后框架异型中节点抗震性能试验研究

通过对3个1/3比例钢筋混凝土框架异型中节点试件的低周反复荷载试验,分析异型节点的破坏特点、刚度退化和滞回耗能等力学性能,重点研究增加节点区配箍率、梁垂直加腋等配筋构造措施对异型节点抗震性能的影响。研究结果表明:小梁底部垂直加腋后试件在小梁与加腋界面处发生弯曲破坏,延缓节点区的剪切破坏,从而改善异型节点的抗震性能。     

预压装配式预应力混凝土框架边柱拆除时抗连续倒塌性能试验研究与理论分析

对一榀二层二跨预压装配式预应力混凝土(PC)平面框架进行了静力拆除底层边柱的试验及理论分析,探究了裂缝发展、变形能力、破坏模式及连续倒塌机理。根据试验框架达到极限承载力时的状态,提出了边柱失效时简化的结构抗力分析模型,并推导出结构抗倒塌极限承载力的计算方法; 基于能量法建立近似的动力响应评估模型,根据试验框架静力加载荷载-位移曲线近似得到其在边柱瞬时失效时的动力响应曲线。结果表明:框架的受力过程可分为弹性、弹塑性、塑性铰以及倒塌4个阶段; 加载时试件的混凝土裂缝开展及破坏集中在失效边柱相邻区域框架梁两侧梁端结合部,除失效边柱外,其余框架柱以及失效柱远离区域框架梁端基本完好; 框架在小变形阶段按梁机制受力,存在压拱效应及空腹效应; 在大变形阶段不能按悬链线机制受力,由梁的受弯机制和空腹机制共同抵抗不平衡荷载; 边柱失效时预压装配式预应力混凝土框架最大抗力达到60.9 kN,最终倒塌位移为430 mm,梁端转角为10.0°～15.3°,具有较好的抗连续倒塌能力。     

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。     

钢筋套筒挤压连接装配整体式梁柱中节点抗震性能试验研究

为研究钢筋套筒挤压连接的装配整体式叠合梁-预制柱中节点的抗震性能,进行了2个装配整体式中节点和1个现浇中节点试件的拟静力试验,观察其破坏现象,研究其滞回性能、承载力、变形能力及钢筋应变发展过程。结果表明：所设计的核心区剪切破坏和梁端弯曲破坏节点均实现了预期的破坏形态;核心区剪切破坏的装配整体式梁柱节点与现浇对比节点的破坏过程、裂缝分布基本一致,滞回曲线、承载力、刚度、变形、耗能等性能指标基本相同;核心区剪切破坏、梁端弯曲破坏的装配整体式梁柱中节点的承载力试验值与相应的规范公式计算值的比值分别为1.62、1.31,等效极限层间位移角分别为1/26和1/27;试验结束后,凿开混凝土发现套筒没有出现裂纹,钢筋在套筒内未见滑移,套筒挤压接头可有效传递钢筋拉、压力。     

钢筋混凝土框架梁柱偏心节点的抗裂度计算

钢筋混凝土框架偏心节点核芯区受力复杂 ,在地震区和一些特殊环境下 ,出现裂缝后修复较困难 ,采用梁端水平加腋可以节约空间利用 ,有效提高节点核芯区的强度和延性 ,延缓裂缝的出现和发展。现以节点偏心距和梁端水平加腋宽度为变化参数 ,从抗裂度角度来研究偏心节点的抗裂性能 ,提出实用的抗裂度计算公式 ,并与试验结果进行对比 ,吻合较好。     

钢筋混凝土 L形柱框架节点非线性有限元分析

为研究L形柱框架节点的力学性能,文中基于混凝土的弥散固定裂缝模型,采用有限元软件开展两个不同的L形柱框架节点在单调荷载作用下的性能分析。获得了节点有限元模型在荷载作用下的裂缝形成与发展过程及应力分布。结果表明,两个L形柱节点在单调荷载作用下,均是节点梁端下部首先被压碎,形成梁端塑性铰,为L形柱节点承载性能的研究提供了参考。     

榫卯连接组合框架节点受力性能试验及理论分析

为了探索榫卯节点在钢-混凝土组合结构中应用的可行性,提出了一种钢混组合装配式节点——榫卯连接组合框架节点,设计并制作了2个足尺的榫卯连接节点,对其进行梁端单调静载试验,并采用ABAQUS软件进行有限元模拟分析,探讨了梁内钢筋面积的变化对节点破坏模式、承载能力、刚度、弯矩-转角关系等特征的影响。试验结果表明,该节点具有较好的承载能力和延性,梁内钢筋面积的增加使得节点的刚度、正弯矩区承载力有一定的提高,但对节点负弯矩区承载能力影响不大。节点的破坏模式主要为柱壁鼓曲变形、组合梁翼缘楼板受拉断裂。有限元模拟结果与试验结果吻合较好,验证了有限元模型的有效性。最后对该类节点受剪机制进行了分析,结果表明节点核心区受剪承载力主要由钢管、槽钢腹板及核心区混凝土斜压杆组成,并采用叠加方法推导了该类节点核心区的受剪承载力计算式。     

钢筋混凝土框架顶层节点抗震性能试验研究

对钢筋混凝土框架顶层L形边节点及T形中节点的抗震性能进行了试验研究。根据节点裂缝特征、荷载-变形滞回曲线、梁柱纵筋应变曲线及节点核心区周围诸力分布特点等试验结果,分析了节点的各种破坏模式及不同破坏模式对节点强度的影响。比较了中日两国规范节点强度设计值与试验结果的吻合性。结果表明:在满足节点内构件纵筋锚固充分的前提下,L形节点在梁柱相对关闭方向的传力机构为扇形斜压杆机构,难以被"剪压"坏,节点抗剪强度在混凝土圆柱体抗压强度的0.2倍以上;张开方向的节点强度由受弯传力机构决定,节点强度为关闭方向的0.7倍左右。T形节点的抗剪强度在混凝土圆柱体抗压强度的0.2倍左右,梁筋在节点内粘结性能的显著衰减使节点强度低于├形中间层边节点。     

CFRP环包加固RC梁柱边节点抗震性能试验研究

传统CFRP加固钢筋混凝土梁柱节点技术无法克服正交梁空间障碍,难以对节点核心区形成有效横向约束,且易出现CFRP端部锚固失效,影响加固效果。引入金刚石绳锯切割技术,实现对节点核心区CFRP布的环包黏贴加固。为验证该加固方法的可行性和有效性,进行5个RC梁柱边节点试件在水平低周往复加载下的抗震性能试验,对试件的破坏特征、滞回性能和耗能能力等抗震性能指标进行分析,并将加固试件与未加固试件和“强节点”试件进行对比分析。试验结果表明：该加固方法显著提高了节点核心区受剪承载力,抑制节点核心区斜裂缝发展,实现破坏位置转移和破坏形态改变,加固后试件的破坏形态由节点核心区的脆性剪切破坏转变为梁端延性弯曲破坏,试件的承载能力、延性和耗能等抗震性能指标均得到明显提高,且加载过程中加固试件CFRP布未出现搭接锚固失效或界面剥离,加固效果显著,验证了CFRP环包加固技术的可行性和有效性。在试验和理论分析的基础上,提出了CFRP环包加固RC梁柱节点核心区斜截面承载力计算式,能较好地预测加固RC框架节点斜截面承载力。     

Experimental study on seismic performance of RC exterior beam-column joints strengthened by annular CFRP sheets wrapping

传统CFRP加固钢筋混凝土梁柱节点技术无法克服正交梁空间障碍，难以对节点核心区形成有效横向约束，且易出现CFRP端部锚固失效，影响加固效果。引入金刚石绳锯切割技术，实现对节点核心区CFRP布的环包黏贴加固。为验证该加固方法的可行性和有效性，进行5个RC梁柱边节点试件在水平低周往复加载下的抗震性能试验，对试件的破坏特征、滞回性能和耗能能力等抗震性能指标进行分析，并将加固试件与未加固试件和“强节点”试件进行对比分析。试验结果表明：该加固方法显著提高了节点核心区受剪承载力，抑制节点核心区斜裂缝发展，实现破坏位置转移和破坏形态改变，加固后试件的破坏形态由节点核心区的脆性剪切破坏转变为梁端延性弯曲破坏，试件的承载能力、延性和耗能等抗震性能指标均得到明显提高，且加载过程中加固试件CFRP布未出现搭接锚固失效或界面剥离，加固效果显著，验证了CFRP环包加固技术的可行性和有效性。在试验和理论分析的基础上，提出了CFRP环包加固RC梁柱节点核心区斜截面承载力计算式，能较好地预测加固RC框架节点斜截面承载力。