矩形钢管混凝土柱-混凝土梁搭接式节点抗震性能研究

在现有钢管混凝土柱与混凝土梁连接形式基础上,提出一种新型搭接式钢管混凝土柱-混凝土梁节点,通过低周反复荷载试验和数值模拟分析,研究了节点的破坏形态、承载能力、刚度退化、延性及耗能能力等,分析了梁端纵筋和搭接牛腿翼缘的应变发展规律。结果表明:钢管混凝土柱-混凝土梁搭接式节点表现出典型的混凝土梁端塑性铰破坏模式,符合“强节点、弱构件”的抗震设防理念; 节点的滞回曲线饱满,捏缩现象较轻,刚度退化明显,强度退化较小,具有较好的延性及耗能能力; 梁纵筋及牛腿各测点中搭接牛腿端部截面应变最大,通过搭接连接方式可实现梁端弯矩和剪力的有效传递,但搭接牛腿长度不足会使节点发生锚固破坏; 在节点设计时,应保证足够的搭接长度,以实现钢筋混凝土梁纵筋在弯剪复合受力状态下锚固性能的可靠性,充分发挥节点的抗震耗能能力; 有限元计算结果与试验结果吻合良好,该模型能够准确反映节点在实际受力情况下的力学特性,所得结论可为此类新型搭接式节点工程应用提供技术支撑。     

钢管混凝土柱-混凝土梁外加强环搭接节点抗震性能试验研究及有限元分析

对东莞某37层商业中心的钢管混凝土柱-混凝土梁外加强环搭接节点进行了拟静力抗震性能试验研究,根据实际工程设计制作了4组8个1∶5的节点试验模型,采用219的Q345无缝钢管混凝土柱-混凝土梁节点。第1,2组试件为刚接节点,焊接在外加强环的外伸牛腿上,用以分析不同轴压比作用下节点的抗震性能;第3,4组试件为搭接节点,梁主筋搭接在外加强环的外伸牛腿上,牛腿长度不同,用以分析牛腿长度不同对节点抗震性能的影响。考虑地震的P-Δ效应,加载时采用柱端加载方式进行拟静力试验,得到了节点的滞回曲线及破坏情况,分析了其延性系数、等效粘滞系数、强度与刚度退化等抗震指标以及破坏机理,并利用ABAQUS软件对节点进行了周期加载模拟,计算所得骨架曲线与试验结果吻合良好,可为实际工程设计提供参考依据。     

装配式混凝土U型钢筋环扣连接技术应用研究

研发了一种装配式混凝土U型钢筋环扣连接技术,对采用4种不同连接方式的试件进行拟静力试验,观察试验现象及破坏形态,分析各种连接的刚度、延性、滞回性能、耗能能力等。结果表明:U型环扣连接节点的承载力较现浇节点有很大程度提高,且连接部位破坏时钢筋未达到屈服,尚有较大优化空间; 采用90°弯锚连接节点的搭接钢筋在往复荷载作用下的承载力等同于现浇节点,在延性、刚度退化、耗能能力等方面比现浇节点和U型环扣搭接方式差一些,未能在混凝土中实现有效锚固,混凝土压碎时搭接钢筋未屈服; 采用U型环扣搭接方式虽然在延性方面较现浇节点差,但是承载力和刚度退化方面表现均优于现浇节点; U型环扣连接方式的试件存在钢筋排布密集的问题,混凝土对钢筋的握裹能力较弱,搭接区域的混凝土较早损伤破坏; 对比一次性搭接方式,U型环扣分批搭接方式对混凝土的局部损伤更小,连接的延性和耗能能力更优; 采用分批搭接方式的构件受力钢筋在搭接处为受拉屈服,滞回环饱满,受力状态良好,是提高U型环扣连接的有效措施之一。     

钢管混凝土环梁式节点抗震性能分析

基于3个环梁式钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁节点的低周反复荷载试验结果,比较和分析了环梁截面尺寸对试件抗震性能的影响。结果表明:随着环梁截面尺寸的增加,耗能能力及位移延性系数均增加,破坏模式由脆性破坏变为延性破坏;基于试验结果,在合理选择材料本构关系、单元类型及边界条件的基础上,采用通用有限元软件ABAQUS对该节点模型在循环加载作用下的抗震性能进行非线性有限元拓展分析。计算结果表明:节点的极限承载力随着纵向钢筋直径的增加而提高;随着牛腿长度的增加,分析模型的极限承载力增大,初始刚度也随之增加;钢管壁厚及核心混凝土强度等级与环梁环向钢筋对节点骨架曲线影响较小。     

钢管混凝土梁柱长圆孔变型性高强螺栓节点抗震性能试验研究

设计钢管混凝土梁柱长圆孔变型性高强螺栓节点,上下节点板通过高强螺栓拼接连接钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁,并引入长圆形螺栓孔以提高节点的延性变形性能。本文通过两个长圆孔变型性高强螺栓节点试件及两个传统焊接节点试件的低周反复加载试验,对不同连接方式节点在地震作用下的承载力、延性变形能力、耗能能力、滞回性能进行研究与对比。试验结果表明,螺栓节点满足节点承载能力,同时其延性性能好于传统焊接节点,节点的延性变形能力通过螺栓在长圆孔中的滑移有明显提高。与焊接节点相比较,最终两个长圆孔变型性螺栓节点发生延性破坏,较大程度地改善了节点的抗震性能。     

钢管束组合剪力墙结构锚固装配式墙-梁连接节点抗震性能分析

为解决钢管束组合剪力墙结构现有墙-梁节点焊接量大的问题,提出一种钢管束组合剪力墙结构锚固装配式墙-梁连接节点,并利用有限元软件ABAQUS对节点的破坏模式、内力分布以及端板厚度、锚固长度和混凝土强度等级对节点抗震性能的影响规律进行研究。结果表明,钢管束组合剪力墙结构锚固装配式墙-梁连接节点滞回曲线饱满,具有良好的延性和耗能能力;端板厚度对节点的承载能力和抗震性能影响较小;随着锚固长度增加,节点抗震性能增强,承载力明显增加,但当锚固长度达到800 mm后,节点抗震性能和承载力均不再有明显改变;随着混凝土强度等级的增加,对节点的抗震性能影响较小;预埋件的承载能力逐渐由栓钉尾部混凝土局部抗压承载力控制转化为由栓钉的抗剪承载力控制。     

T形钢管混凝土柱-混凝土梁外加强环板式节点抗震性能正交试验研究

对18个T形钢管混凝土柱-混凝土梁外加强环板式节点采用有限元与正交试验法相结合的方式进行抗震性能研究。结果表明,节点的裂缝发展经历初裂、通裂、极限、破坏四个过程;牛腿在梁端荷载的传递过程中起到桥梁作用;最终以牛腿与梁交界处形成塑性铰而破坏,符合"强节点弱构件"的抗震设计思想。对节点极限承载力、位移延性系数以及能量耗散系数三个性能指标影响最为显著的因素均为框架梁配筋率。框架梁混凝土强度等级的提高可以提高节点极限承载力,但是增幅过大不利于节点抗震性能,所以工程设计时应合理地选择框架梁混凝土强度等级。     

设置高延性水泥基复合材料后浇区的墙-梁平面外节点抗震性能试验及损伤分析

为研究设置高延性水泥基复合材料(ECC)后浇区的墙-梁平面外节点的抗震性能，考虑墙内钢筋预埋方式、节点区钢筋连接方式、剪跨比、板宽度等因素，设计了7个装配式节点及1个对比节点并进行了拟静力试验，得到该类节点的破坏形态、滞回性能、承载力、刚度退化、耗能能力等，并采用四种损伤模型对其损伤演化过程进行分析。试验及损伤模型分析结果表明：节点以梁端弯曲破坏为主，墙破坏轻微；后浇区采用ECC可以有效提高节点的延性与承载力；墙内钢筋采用双层预留焊接锚板的连接方式优于采用横向钢筋约束；后浇区内钢筋采用弯起钢筋搭接、弯钩钢筋连接、套筒连接等形式均能有效传递钢筋应力；弹塑性耗能差模型能较好反映加载过程中节点的损伤状态，应用方便且计算结果更为精确。     

基于水泥基复合材料连接的装配式框架节点抗震性能试验研究

为研究采用水泥基复合材料(ECC)连接的装配式框架梁柱节点的抗震性能,对3个ECC连接框架节点试件和1个对比用普通混凝土框架节点试件进行低周反复荷载试验,分别研究现浇区材料、现浇区长度以及现浇区钢筋连接方式对节点抗震性能的影响。试验结果表明:使用ECC替代普通混凝土能显著提高试件的延性及耗能能力;增大ECC连接段的长度能有效提高试件的延性和耗能性能,当ECC现浇区长度增长100 mm时,耗能能力提高了20%;采用套筒连接的装配式节点具有较好的抗震性能,而采用焊接连接的装配式节点在低周反复荷载作用下很快断裂,所以在工程中不宜采用。     

灌芯装配式混凝土剪力墙竖向分布钢筋搭接试验

为了验证灌芯装配式混凝土剪力墙竖向分布钢筋搭接连接方法的可行性,按照100%的钢筋搭接接头率,依据混凝土规范规定的要求设置钢筋的搭接长度,设计制作了16个预制混凝土钢筋搭接连接试件。考虑钢筋直径和搭接长度的影响因素,完成了试件的单向拉伸试验,得到了构件钢筋搭接连接的破坏模式及各因素的影响规律。试验研究表明,按照混凝土规范中钢筋搭接长度计算公式计算的搭接长度满足设计要求,此种连接方式性能可靠且施工简便,适合预制装配式混凝土结构构件的钢筋连接。     

CFST柱-RC梁钢筋环绕式节点抗震性能试验

通过8个钢管混凝土(CFST)柱-钢筋混凝土(RC)梁钢筋环绕式节点在低周往复荷载作用下的试验,对其在不同轴压比下的开裂破坏模态、滞回特征、剪切变形、钢筋和钢牛腿变形、延性和耗能性能等进行系统研究。试验结果表明,试验节点的破坏模态均为核心区剪切破坏,圆钢管混凝土柱节点较方钢管混凝土柱节点的滞回曲线饱满,但均能满足现行规范的抗震设计要求。     

薄壁方钢管混凝土梁柱节点抗震性能试验研究

以轴压力为主要参数,对两种形式共6个薄壁方钢管混凝土柱-空心方钢管梁节点进行滞回性能的试验研究。通过试验,研究试件的破坏模式、滞回特性、延性及耗能能力等重要抗震性能指标。结果表明:直接焊接节点破坏主要由梁与柱的焊接处断裂引起,螺栓贯穿式连接节点主要发生梁与端板的焊接处断裂和端板与柱的连接焊缝拉裂;轴力对直接焊接节点的抗震性能指标影响较大,而对螺栓贯穿连接节点的影响不是很明显;螺栓贯穿式连接节点的初始刚度和极限承载力都比直接焊接节点要弱,但其屈服平台相对较长,达到极限承载力后其承载能力下降也相对缓慢,延性较好,耗能能力较强;螺栓贯穿式连接节点在破坏时由焊接端板构成第二道防线,对结构抗震更为有利。     

复式钢管混凝土外钢管不连通环梁节点抗震性能试验研究

设计一种用于复式钢管混凝土结构的新型外钢管不连通环梁节点,介绍该新型节点的构造和制作过程,进行四个梁柱组合体低周反复荷载试验,研究新型节点的抗震性能。试验结果表明:新型节点具有较好延性和变形能力,增加环梁配筋率和柱内钢管尺寸可提高节点的承载力。通过合理的构造措施,外钢管不连通环梁节点中内钢管混凝土、竖向插筋和密排环箍以及周边环梁一起保持了钢管混凝土柱的连续性,节点整体性强,满足结构设计"强柱弱梁"及"强节点弱构件"的设计原则,具有较好的抗震性能。     

钢管柱-混凝土框架非下插转换节点抗震性能试验研究

钢-混凝土竖向混合结构由上部钢结构和下部钢筋混凝土结构组成，通过转换节点实现上下结构的连接和转换。传统节点钢管下插长度大，现场焊接量大，节点域施工困难且不利于施工质量控制。为解决上述问题，在已有研究基础上对钢管柱-混凝土框架转换节点构造进行改进优化，提出钢管柱-混凝土框架非下插转换节点。该节点钢管柱仅下插至节点域，梁底纵筋贯通，混凝土柱纵筋采用间接搭接方式与钢柱连接。制作4个缩尺比1∶2.5的钢管柱-混凝土框架非下插转换节点并进行往复加载试验，对其抗震性能进行研究。试验结果表明：钢管柱-混凝土框架非下插转换节点滞回曲线饱满，耗能能力及延性良好，具有很好的抗震性能；在轴压比为0.05～0.40范围内，增大轴压比可显著提升节点抗震性能，而节点域上部混凝土对抗震性能影响很小；对比分析了钢管柱-混凝土框架非下插转换节点与普通钢管柱-混凝土框架转换节点的承载力、刚度、耗能能力等性能，证明钢管柱-混凝土框架转换节点构造并未削弱其抗震性能，且间接搭接的连接方式传力可靠有效。     

以UHPC材料连接的装配式框架边节点抗震性能试验研究

通过对6个以UHPC材料连接的装配式混凝土框架边节点和1个整浇混凝土框架边节点的低周反复荷载试验,研究了这种装配式节点的破坏过程、破坏形态、滞回曲线、剪切延性、承载能力退化等问题。结果表明,UHPC材料连接的装配式混凝土框架边节点在搭接长度10d(d为梁纵筋直径)的情况下,即可具有同整浇节点相当的抗震性能,这种节点形式可以有效地缩短装配式框架节点钢筋的搭接长度,降低装配式混凝土框架施工难度。     

UHPC连接的新型装配式节点抗震性能研究

文章结合UHPC的优势和装配式结构特点,提出了一种含型钢暗牛腿的新型UHPC装配式节点。通过数值模拟研究了新型UHPC装配式节点的抗震性能,探究了新型节点中型钢暗牛腿的嵌入长度和伸出长度对新型节点承载力和抗震性能的影响。结果表明：文章选取的本构模型和采用的数值计算方法能够较好地表征UHPC装配式节点的力学性能。所提出的含型钢暗牛腿的新型UHPC装配式节点具有更好的抗震性能,满足“强柱弱梁”的设计要求;适当增加型钢暗牛腿嵌入长度和伸出长度,可以提高节点的承载力和刚度,且增加型钢暗牛腿的伸出长度对节点的抗震性能提升更为显著。     

钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁节点及受力特点

节点是框架结构中的关键部位。它的力学性能直接影响结构的内力分配,进而影响结构的整体性能。钢管混凝土组合结构由于其承载力高、延性好和施工便捷,被广泛应用于高层和超高层建筑中。但该结构形式与钢筋混凝土结构相比,节点构造较为复杂,制约了钢管混凝土组合结构的发展。目前,在实际工程中采用的钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁的节点形式很多,如现浇钢筋混凝土梁外环板式节点、穿心弯剪牛腿式节点、穿心抗剪牛腿式节点和双梁夹柱穿心抗剪牛腿式节点等。每种节点形式都有其优缺点和适用范围。本文对上述几种常用钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁节点形式进行了介绍,并对其优缺点及设计要点进行了分析。在此基础上,作者又提出了一种构造简单、传力明确,便于工厂化施工的新型节点。     

一种新型柱-柱连接节点的装配式柱试验研究

提出了一种采用新的钢筋灌胶搭接方式的新型装配式柱-柱连接节点,首先以搭接长度为变化参数,对12个钢筋灌胶搭接的试件进行拉伸试验,确定其合理的搭接长度。其次为探讨这种搭接方式及连接节点整体受力性能,以偏心距、后浇段箍筋形式及后浇段长度为变化参数,设计了6个装配式柱和1个现浇柱进行单向偏压试验。通过试验,研究不同受力条件下装配式柱的受力破坏过程和形态以及各参数对构件偏压承载力、钢筋应变等的影响。基于试验数据及承载力计算分析,本文提出的新型柱-柱连接节点具有施工方便,受力性能可靠的优点,可供工程应用参考。     

混凝土异形柱-钢梁装配式节点受剪性能试验研究

为研究混凝土异形柱-钢梁装配式框架节点核心区的受剪性能,按照预制混凝土异形柱中预埋钢牛腿节点未加强、增配X形筋、增配X形钢板三种方式,分别制作3个预制混凝土异形柱-钢梁节点试件进行拟静力试验,得到其破坏特征、承载力、滞回曲线、刚度退化、耗能能力等抗震性能指标。由节点剪切变形、节点区钢筋应变、钢板应变测量结果,分析了不同牛腿加设方式对节点核心区受力性能的影响。结果表明：试件位移延性系数在3.22~5.94之间,破坏时位移角都超过1/50,抗震性能良好;牛腿内侧加设的X形钢筋与X形钢板均与节点核心区混凝土协同受力,可有效提高节点核心区受剪承载力。采用有限元软件ABAQUS对采用X形钢板增强的试件进行了数值模拟和参数分析,依据试验分析结果,推导出X形钢板增强的预制异形柱-钢梁混合装配式框架节点核心区受剪承载力计算公式,计算结果与试验实测值和有限元模拟值吻合较好。     

钢筋锚固长度对钢管混凝土节点抗震性能影响试验研究

节点的连接性能在建筑的抗震性能中发挥关键作用,强调了"强节点,强锚固"。通过对以混凝土作为节点连接方式的钢管混凝土节点进行拟静力试验,对比3组(每组2个试件)不同钢筋锚固长度的钢管混凝土节点的滞回性能,研究节点内部钢筋锚固长度对节点抗震性能的影响,分析对比相应的抗震性能指标。结果表明:以混凝土作为连接的钢管混凝土节点抗震性能随锚固长度的增加呈非线性增长,在低锚固长度时,增大节点锚固长度对抗震性能的提升效果大于增加截面所带来的效果;在高锚固长度时,锚固长度的增长对节点抗震性能提升需要适合的截面大小来体现。