预应力混合装配式混凝土框架新型节点抗震性能模拟分析

提出一种预应力混合装配式混凝土框架新型节点,利用ABAQUS软件建立1个现浇节点模型、1个预应力直接装配式节点模型和6个预应力混合装配式节点模型,在验证建模方法可靠的基础上,对不同模型进行低周反复荷载下滞回曲线、耗能能力、骨架曲线、延性和刚度退化的对比研究,并分析混凝土强度、耗能角钢强度和厚度对新型节点抗震性能的影响。结果表明,预应力混合装配式混凝土框架新型节点的抗震性能较预应力直接装配式节点有大幅度提升,耗能性能和承载力略低于现浇节点,延性和刚度高于现浇节点;预应力混合装配式混凝土框架新型节点的耗能能力和承载力随预制混凝土梁强度提高而提高,但延性有所下降;提高耗能角钢强度能提高承载力极限和延性,但对耗能性能影响较小;增大耗能钢板厚度能有效提高抗震性能。     

全装配式预应力自复位混凝土框架的抗震性能

全装配式预应力自复位混凝土框架是将无粘结预应力技术和摩擦耗能技术应用到传统预制装配式框架中的一种新型结构体系。其中,梁-柱和柱-基础节点均采用无粘结预应力进行连接,提供结构的震后复位能力;梁端设置了摩擦耗能装置,用于耗散地震能量。本文采用非线性静力和动力时程分析方法,研究了一个3跨2层的自复位混凝土框架的抗震性能,并和传统现浇混凝土框架的抗震性能进行了对比分析。结果表明,和传统现浇混凝土框架相比,自复位混凝土框架具有更大的侧向刚度和较小的耗能能力。在中震和大震作用下,自复位混凝土框架的残余变形很小,最大层间侧移角要稍大于传统现浇混凝土框架;而传统现浇混凝土框架在大震作用下的残余层间侧移角已达到0. 67%,震后修复代价较大。     

低损伤预应力自复位装配式混凝土耗能框架节点试验和数值研究

为了提高传统预应力干连接节点的抗震性能,提出一种带软钢阻尼器的低损伤自复位装配式混凝土（self-centering precast concrete,SCPC）耗能框架节点。设计了10个不同参数试件,对其进行拟静力试验,研究不同试验参数下梁柱组合体的裂缝开展情况、滞回特性、预应力筋合力、骨架曲线、钢筋应变等。试验结果表明：相比传统的RC节点,低损伤SCPC节点具有良好的自复位能力和抗震性能,预制构件最大裂缝宽度仅为0.08mm;试验中预应力筋始终保持弹性状态,初始预应力越大、预应力筋四周布置能明显提高SCPC节点的初始刚度和耗能能力,耗能条尺寸为中等型号的软钢阻尼器D1在三种阻尼器中耗能效果最佳;梁中纵向钢筋的应变也随梁端位移的增加而增加,且拉应变值明显大于压应变。此外,通过节点有限元模拟和试验结果的误差分析可得,节点张开弯矩、极限弯矩、初始刚度和开裂后刚度的最大误差均在7%以内,从而验证了有限元模拟方法的精确性,可为低损伤SCPC框架结构的整体抗震分析奠定基础。     

Experimental and numerical study on low damage self-centering precast concrete energy dissipated frame connections

为了提高传统预应力干连接节点的抗震性能，提出一种带软钢阻尼器的低损伤自复位装配式混凝土（self-centering precast concrete，SCPC）耗能框架节点。设计了10个不同参数试件，对其进行拟静力试验，研究不同试验参数下梁柱组合体的裂缝开展情况、滞回特性、预应力筋合力、骨架曲线、钢筋应变等。试验结果表明：相比传统的RC节点，低损伤SCPC节点具有良好的自复位能力和抗震性能，预制构件最大裂缝宽度仅为0.08mm；试验中预应力筋始终保持弹性状态，初始预应力越大、预应力筋四周布置能明显提高SCPC节点的初始刚度和耗能能力，耗能条尺寸为中等型号的软钢阻尼器D1在三种阻尼器中耗能效果最佳；梁中纵向钢筋的应变也随梁端位移的增加而增加，且拉应变值明显大于压应变。此外，通过节点有限元模拟和试验结果的误差分析可得，节点张开弯矩、极限弯矩、初始刚度和开裂后刚度的最大误差均在7%以内，从而验证了有限元模拟方法的精确性，可为低损伤SCPC框架结构的整体抗震分析奠定基础。     

耗能杆增强预应力装配式混凝土框架节点性能研究

基于已经开展的新型耗能杆增强预应力装配式混凝土框架节点试验建立了Open Sees分析模型。首先,通过数值分析结果与试验结果对比,表明有限元模型能够准确地反映节点承载能力和自复位特性。其次,随着附加耗能杆所用材料的屈服点的增加,新型耗能杆增强预应力装配式混凝土框架节点的承载力与耗能能力增加,具有较低屈服点的耗能杆能够较早地为预应力装配式混凝土框架节点提供耗能能力;最后,与采用附加软钢耗能杆的预应力装配式混凝土框架节点相比,当采用铝合金耗能杆时,虽然节点的承载力基本保持相同,但是节点的刚度和屈服点明显降低。     

自复位装配式混凝土框架结构抗震性能试验研究

提出了一种采用新型连接节点构造的自复位装配式混凝土框架结构。设计并制作了两榀单层单跨框架结构试件,包括一榀现浇混凝土框架和一榀新型装配式混凝土框架。其中,对装配式混凝土框架结构进行了两次拟静力试验,第二次试验是在第一次试验完成后并更换结构的耗能钢筋进行的。试验结果表明：新型装配式混凝土框架结构的承载能力和耗能能力略低于现浇混凝土框架结构,但延性较现浇框架有较大提高,层间位移角超过1/50时,承载力仍无下降趋势;另外,装配式混凝土框架结构在第一次试验后的残余变形约为现浇框架结构的15%,构件损伤轻微,结构可以实现自主复位;装配式框架结构在第二次试验中的承载力较第一次试验略有下降,残余变形有所增大,仍然具有一定的自主复位能力,结构损伤仍较轻微,说明其经过简单地更换耗能钢筋就可以实现抗震能力的基本恢复。     

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。     

含暗牛腿顶底摩擦耗能自复位混凝土梁柱节点的滞回性能

对一种含暗牛腿的顶底摩擦耗能预应力装配式自复位混凝土框架(HC-FD-SCPC)梁柱节点,采用Open Sees有限元软件开展滞回性能模拟,分析该节点的工作机理和力学性能。该节点由预应力筋提供自复位能力,顶底摩擦耗能器进行摩擦耗能,并通过在柱上设立暗牛腿改善剪力传递机制,便于现场安装。对预应力筋截面面积、初始预张力、摩擦耗能器摩擦力等参数分析表明:预应力筋截面面积增加能提高第二刚度;初始预张力增加能提高节点张开启动力;摩擦耗能器的摩擦力增加能提高节点张开启动力和耗能性能。     

装配式自复位预应力混凝土框架结构节点的抗震性能研究与展望

为了响应国家对建筑装配式的号召,建筑装配率不断提升的同时,装配式建筑的抗震性能问题也接踵而至,常规的装配式预应力混凝土框架结构的抗震性能并不理想,故文章对装配式自复位预应力混凝土框架结构(PTED)节点的延性、自复位能力、耗能能力进行了研究,展现出其良好的抗震性能,并且二次投入使用的结构体系完整;文章还对PTED节点的一些工程应用进行阐述,对PTED节点进行了展望.     

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。     

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。     

预制预应力装配式框架节点抗震性能有限元分析

预制装配式框架梁柱节点通过后张预应力和非预应力插入钢筋混合式连接是由美国PCI学会提出的一种新型抗震节点形式。对该类节点的抗震性能进行了非线性有限元分析,对比研究了该预制装配式节点与现浇节点的承载能力、滞回性能及耗能能力等,可供相关研究参考。     

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。     

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。     

基于SMA/ECC的新型自复位框架节#br# 点抗震性能试验研究

为了提高框架节点塑性铰区损伤自修复自复位能力,减小结构的残余变形,实现框架结构震后结构功能的快速恢复,文章采用超弹性SMA筋和超高韧性纤维增强水泥基复合材料(ECC)增强RC框架节点的抗震性能。设计制作了5个1/2缩尺比例框架节点,其中2个为考虑了梁端塑性铰区不同长度的SMA增强ECC节点模型,3个为对比节点模型,即普通混凝土节点、ECC增强混凝土节点和SMA增强混凝土节点。在新型SMA/ECC节点梁端塑性铰区,采用超弹性NiTi-SMA筋代替普通纵筋、ECC代替普通混凝土以增强其复位能力和耗能能力。通过低周往复加载试验,研究了新型节点的破坏过程、耗能能力、位移延性、残余变形和自复位性能。试验结果研究表明：往复荷载作用下,SMA节点均呈现“旗帜形”滞回性能,具有良好的自复位能力;ECC材料够优化框架节点梁端塑性铰的发展,提高结构的延性及耗能能力,延缓结构的屈服;SMA/ECC复合材料系统虽然会降低结构的初始刚度,但能够显著提高节点的延性及自复位能力,延缓刚度退化速度,提高结构抗侧移能力,可以实现结构损伤自修复和功能的快速恢复;覆盖梁端塑性铰区,SMA的长度的改变对自复位性能影响不大。     

装配式预应力混凝土框架节点形式及施工方法研究

为了改善装配式预应力混凝土框架节点的抗震性能,对国内外装配式预应力混凝土框架结构的节点形式进行回顾,总结目前存在的问题和缺陷,在此基础上提出一种新型的装配式预应力混合梁柱节点。以一中节点为例,评价了该节点的抗震性能并阐述了施工过程。研究结果表明:该种节点的耗能能力强,具有良好的抗震性能,同时具有很强的自恢复能力,是一种值得推广的节点形式。     

新型装配式混凝土框架节点抗震性能试验研究

为了改善装配式混凝土框架结构的抗震性能,实现装配式结构震后具有一定的可修复功能,通过在梁端塑性铰区纵向钢筋上串联碟簧装置为节点提供恢复力并保护塑性铰区混凝土,提出一种基于全灌浆套筒连接的新型装配式混凝土框架节点。设计并制作钢筋混凝土现浇节点试件、采用全灌浆套筒连接的装配式混凝土框架节点试件和内置碟簧装置的新型装配式混凝土节点试件各1件,通过低周往复试验分析节点试件的破坏过程、滞回特性、耗能能力等抗震性能,并采用数字图像相关法(Digital Image Correlation, DIC)对框架节点的破坏特征进行分析。试验结果表明：新型装配式混凝土节点的耗能和抗震性能优于普通灌浆套筒连接的装配式混凝土框架节点;碟簧装置在新型装配式节点加载过程发挥了类似阻尼器的作用,将节点核心区的一部分损伤转移到梁端内置碟簧区域,具有集中损伤的特性;DIC技术能够预测和记录试件在加载过程中的裂缝开展和破坏过程,可精细化分析试件破坏特征,适用于钢筋混凝土结构的裂缝分析和损伤监测。     

新型装配式部分型钢混凝土框架梁柱节点抗震性能试验研究

结合变电站工程实际,并考虑施工便捷,设计出一种新型装配式部分型钢混凝土框架节点,采用足尺模型对该新型装配式节点在低周反复荷载作用下的破坏形态、滞回特性、骨架曲线、延性性能、耗能能力等性能进行研究,并与现浇节点及普通装配式节点进行对比。结果表明,新型装配式节点具有良好的延性、耗能能力及承载能力,该新型装配式节点应用于装配式结构是可行的。     

装配式高强钢筋钢纤维混凝土框架节点抗震性能试验研究

为研究装配式高强钢筋钢纤维混凝土框架节点的抗震性能,对2个预制装配式混凝土节点试件和1个现浇普通混凝土节点试件进行低周往复荷载试验,对比分析装配式混凝土节点试件的破坏特征、滞回特性和耗能能力等抗震性能指标。结果表明：节点核心区加入工字钢的装配式高强钢筋钢纤维混凝土梁柱中节点试件发生梁端弯曲破坏,满足“强柱弱梁”的抗震设计要求;普通现浇节点和采用钢板焊接端板连接的节点均发生节点核心区剪切破坏,而装配式混凝土节点核心区破坏程度较轻;在节点核心区及后浇区加入钢纤维能减少裂缝宽度,延缓裂缝传播,减轻核心区混凝土剥落程度,改善节点破坏形态;预制装配式混凝土梁柱节点试件的极限荷载、滞回性能和耗能能力均得到提高,刚度退化得到减缓,从而改善预制混凝土框架节点的抗震性能。     

装配整体式预应力混凝土框架节点抗震性能试验研究

为研究新型装配整体式预应力混凝土框架结构抗震性能,设计制作了装配整体式预应力混凝土框架无牛腿梁柱节点、暗牛腿梁柱节点和现浇梁柱节点试件。对3个试件进行了低周往复荷载试验,对比分析了各试件的破坏形态、滞回特性、位移延性以及能量耗散等抗震性能。结果表明：各试件的破坏形式均最终表现为梁端塑性铰破坏;装配式节点的开裂荷载比现浇节点的略高,极限承载力较现浇节点略低;各试件滞回曲线的滞回环较为饱满,现浇节点、无牛腿梁柱节点和暗牛腿梁柱节点的能量耗散系数分别为3.51、3.17和2.90,位移延性系数分别为4.19、4.83、4.52,装配式预应力框架节点表现出与现浇预应力框架节点等同的抗震性能。