RCS组合结构节点受力机理及承载力分析

近年来钢梁-钢筋混凝土柱框架结构(RCS)在美日等国获得广泛研究和应用,为了解这种新型结构节点的受力机理,建立了节点受力模型,详细分析了RCS组合结构节点抵抗剪力的三种传力机构的受力机理与传力方式。指出节点承载力主要是由钢梁腹板及混凝土斜压杆所提供,根据节点受力模型建立承载力公式是可行的,最后根据国外的研究资料,分析比较了业已提出的RCS节点抗剪计算公式。     

新型装配式钢板组合剪力墙轴压受力性能分析

新型钢板组合剪力墙是装配式构件中的一种新型抗侧力构件,为了研究该新型结构构件的设计参数对承载力的影响,采用大型有限元软件ABAQUS建立钢板组合剪力墙的有限元模型进行模拟分析,模型中混凝土和钢板均采用实体模型模拟,考虑了材料非线性。研究了钢板组合剪力墙的轴压受力机理,模拟了组合剪力墙的轴压性能,分析不同设计参数包括隔板横向间距、钢板厚度、墙体宽度、混凝土强度等级对试件承载力的影响。分析结果表明:所建立的有限元模型能较好地模拟组合墙的轴压性能,钢板厚度、墙体宽度和混凝土等级对承载力影响较为明显,均与试件的承载力呈线性关系,适中的隔板横向间距能保证该新型组合剪力墙具有最大的承载能力。     

模块装配式组合钢板剪力墙抗剪承载力研究

传统组合钢板剪力墙结构研究以整体结构为主,在模块化研究上有所不足。基于一组模块装配式组合钢板剪力墙试验,利用ABAQUS有限元软件建立剪力墙结构有限元模型进行模拟分析,并根据组合剪力墙抗剪机理,对模块装配式组合钢板剪力墙抗剪承载力计算方法提出建议。经分析结果表明:所建立的ABAQUS有限元模型可以很好的模拟出剪力墙受力性能。所推导的抗剪屈服承载力公式计算结果与有限元模拟结果较为吻合,能很好地反映钢板剪力墙抗剪性能。     

冬季施工装配式剪力墙抗弯性能试验

为了研究低温条件下灌浆施工的装配式剪力墙的抗弯承载力,对采用电伴热法施工的装配式剪力墙节点进行了单向低周面外加载试验,采用了分级循环加载方案,得到了该剪力墙底部测点的滞回曲线及骨架曲线,分析了该低温灌浆剪力墙节点的破坏特征。结果表明:构件的滞回曲线呈"反S"型;当加载弯矩为52.5 kN·m时,剪力墙底部与楼板拼缝处出现初始裂缝,加载弯矩为60 kN·m时,裂缝开始出现在墙体预留孔洞上侧,随着加载进行,裂缝主要在墙体孔洞上沿向墙体两侧边缘发展;骨架曲线的线性段末端所对应的试验构件弯矩为60 kN·m,试验构件所能承受的最大弯矩为82.5 kN·m,均大于设计弯矩值。     

装配式混凝土梁柱节点抗震性能试验研究及参数分析

为研究装配式混凝土梁柱节点的抗震性能,对1个整浇节点和2个装配式节点进行了低周往复加载试验,分析了两类节点的破坏形态、滞回性能、刚度退化、延性和耗能能力等,研究了轴压比对节点抗震性能的影响。利用ABAQUS软件建立节点的有限元模型,扩充影响参数范围,进一步分析梁纵筋配筋率、后浇区混凝土强度及连接钢板的屈服承载力对节点抗震性能的影响。结果表明：与整浇节点相比,装配式节点具有较高的承载力、刚度和耗能能力,且变形性能相当;轴压比增大时,装配式节点的承载力、刚度及耗能能力显著提高,但延性降低;提高纵筋配筋率和后浇区混凝土强度等级均可改善装配式节点的抗震性能;改变连接钢板的屈服承载力可实现梁端塑性铰向柱外侧转移,当连接钢板与梁纵筋的屈服承载力接近时,钢板可辅助节点进行耗能。     

组合桁架节点的试验及有限元分析

采用模拟试验及有限元方法,对某桁架斜拉桥中组合节点的力学性能进行分析。试验研究了此节点的安全裕度及适用性,模型缩尺比例为1:2.5。分析了应力分布、裂缝抵抗能力、锚栓剪切抵抗力,研究了节点的力学性能及传力途径。在荷载达到设计荷载的1.7倍前,钢板和混凝土弦杆的最大应变均在弹性范围内,说明这种结构有很好的安全裕度。基于试验结果,建立三维有限元模型,有限元分析的承载力和刚度计算结果与试验吻合较好。本分析为后续研究及组合桁架桥、组合节点的设计,提供了有价值的参考。     

钢板组合剪力墙在装配式高层住宅中的设计应用

钢板组合剪力墙作为一种新型抗侧力构件,目前在高层公共建筑中已得到应用,但在高层钢结构住宅中仍处于起步阶段。通过对某高层装配式住宅项目的结构设计与分析,介绍了钢板组合剪力墙的结构布置、模型分析计算、节点设计、构造要求及施工制作工艺等。根据设计实践结果,对这种抗侧力构件的特点、设计思路、适用性等有更深入的认识,为今后它在装配式高层钢结构住宅中的设计应用提供参考经验。     

装配式组合结构节点研究进展综述

装配式组合结构节点因其结合了装配式建筑和组合结构的优点,适用于高层、超高层、大跨度等结构,是新型建筑工业化的重要体现。在深入研究国内外学者的基础上,总结了各种装配式组合结构节点连接方式分类,重点对装配式部分型钢混凝土框架节点、装配式钢筋混凝土柱-钢梁节点、装配式钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁节点构造及其力学性能进行了综述,同时对装配式组合结构节点的主要进展进行梳理和归纳,研究表明：装配式组合结构节点不仅有良好的抗震性能,而且具有“强节点弱构件”的理想失效机制和较高的承载力,节点的变形性能和耗能性能较好。在此基础上,提出了未来装配式组合结构节点开展深化研究的方向。     

预制装配式住宅桁架节点极限承载力研究

研究预制装配式住宅桁架节点极限承载力测试方法,得出预制装配式住宅桁架节点极限承载力。将钢管预制装配桁架放置在万能试验机上,然后对其进行横向局部承压荷载试验,并直接从万能试验机上读取荷载值。经过预制装配式住宅桁架节点极限承载力测试得出结论,预制装配式住宅桁架节点极限承载力范围为160～255 kN。合理的桁架节点设计和装配工艺可以显著提高预制装配式住宅的承载能力。     

新型装配式集装箱建筑连接节点抗震性能仿真分析研究

为了增加模块化集装箱建筑结构整体性,使构件之间传力更清晰,增大结构承载力,提出了一个新型装配式集装箱建筑米字型支墩连接件节点。采用abaqus有限元分析软件对传统短柱垫件连接节点、新型装配式集装箱建筑连接节点、带连杆的新型装配式集装箱建筑连接节点这三个节点试件进行了数值仿真分析,结果表明：采用米字型支墩连接件可以实现装配化,同时还可以有效地增强节点区整体性,增大节点区刚度,从而实现了“强节点”的要求。通过给组合梁间增设连杆,能有效增强梁间整体性,加大节点刚度和承载力,提高节点区延性,使连接节点有更好的抗震性能和耗能能力。     

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。     

钢板焊接连接的带水平接缝装配式RC剪力墙抗震性能试验研究

为了研究采用钢板焊接连接的带水平接缝预制装配式钢筋混凝土剪力墙的抗震性能,设计了4个装配式钢筋混凝土剪力墙足尺试件并进行低周往复水平荷载试验,研究参数包括连接钢板厚度、侧向钢板设置和轴压比。结果表明：各试件均为压弯破坏,水平承载力在186~288kN之间,极限位移在25.74~29.37mm之间,滞回曲线为饱满的弓形,延性和耗能能力较好,刚度退化较慢;在连接钢板满足强度要求前提下,增大连接钢板厚度、增加侧向钢板对剪力墙的延性、刚度、承载能力和耗能能力影响较小;提高轴压比可以明显提高装配式剪力墙的刚度和承载能力,但会降低其耗能能力。采用ABAQUS有限元软件对装配式剪力墙抗震性能进行分析,所建立的有限元模型可以较好地模拟装配式剪力墙的受力性能。通过对比采用规范公式计算的承载力与试验承载力,表明可以采用JGJ 3—2010《高层建筑混凝土结构技术规程》中的公式计算文中装配式剪力墙的承载力,并给出了连接钢板的计算方法。     

钢筋混凝土柱-钢梁组合节点抗剪承载力分析

根据钢筋混凝土柱-钢梁(RCS)组合节点的破坏模式,分析了节点的受力机理。RCS组合节点的传力机构大致分为四种:钢梁腹板框架-剪力墙机构、内部混凝土斜压机构、外部混凝土斜压机构及桁架机构,同时分析各传力机构能够承担的抗剪承载力贡献值。根据国内外研究资料,考虑节点区混凝土受力机理不同,重点介绍了RCS组合节点抗剪承载力公式的研究进展,为后续RCS组合节点抗剪承载力研究提供参考。     

装配式轻型钢管混凝土框架-不同构造内藏钢板组合墙结构抗震试验

为提高村镇住宅的抗震性能,提出了一种装配式轻型钢管混凝土框架-内藏钢板组合墙结构。该结构由轻型钢管混凝土框架和内藏钢板组合墙组成。为研究不同构造内藏钢板组合墙对该结构抗震性能的影响,进行了4个足尺试件的低周反复荷载试验,比较了试件破坏特征、承载力、滞回性能、刚度退化、耗能能力等。采用“混合拉-压杆模型”对内藏钢板组合墙进行简化,并基于OpenSEES软件对轻型钢管混凝土框架-内藏钢板组合墙结构进行推覆模拟。研究表明：内藏钢板组合墙可显著提高钢管混凝土框架的承载力;钢筋暗支撑提高了内藏钢板组合墙的承载力,减缓了刚度退化并增加了耗能能力;“混合拉-压杆模型”较好地考虑了内藏钢板混凝土组合墙的受力特性,计算结果与试验结果吻合较好,可用于此类组合墙受力分析。     

装配式剪力墙节点抗弯承载力现场试验

为了研究装配式剪力墙竖向连接节点的抗弯承载力,对现场实际构件,采用控制荷载和位移加载方法,开展了单向低周循环试验,得到该剪力墙的滞回曲线和骨架曲线,记录并分析了该剪力墙竖向连接节点的破坏模式。结果表明,本次试验加载弯矩为52.5 kN·m时,构件出现第一条裂缝,该剪力墙竖向连接节点所能承受的最大弯矩为72 kN·m,均大于设计值;构件开裂前,载荷与位移成线性关系,卸载后无残余变形,构件开裂后,位移随荷载增加的速率逐渐增大,卸载后出现残余变形;滞回曲线成"反S",构件可较好吸收循环加载能量;装配式剪力墙裂缝最先出现在墙体开洞处,加载过程中墙体底部与楼板的水平接缝逐渐张开、扩展。     

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。     

一种新型装配式钢结构外挂墙板连接节点的受力性能分析和设计方法

装配式钢结构体系中预制外墙板多采用外挂的方式与主体结构连接,其连接节点既要保证外挂墙板的安全可靠,还要保证外挂墙板与主体结构之间的变形协调。提出一种构造简单、施工方便的新型装配式钢结构外挂墙板连接节点,并给出该节点的设计以及验算方法。以某工程为例进行节点验算和有限元分析,并对其承载力进行参数化研究,揭示节点的传力机制以及破坏形态,结果表明该节点具有良好的受力性能和应用前景。     

新型装配式高强钢筋混凝土框架节点受力性能

对2个装配式高强钢筋混凝土框架节点试件与1个现浇高强钢筋混凝土框架节点试件进行低周往复荷载试验.对比分析节点试件的破坏形态、延性及承载力等抗震性能指标和钢筋应变、连接杆应变等受力性能指标.试验结果表明：各试件节点均为核心区剪切破坏,钢纤维的加入可以有效减小核心区裂缝宽度,有效改善节点核心区破坏形态;装配式节点承载力比现浇节点有显著提高,但装配式节点的延性比现浇节点稍差;装配式节点的核心区箍筋达到屈服强度,连接杆能够充分发挥作用,装配式混凝土节点的受力性能优于整体现浇混凝土节点.运用ABAQUS对各节点试件进行有限元模拟,分析轴压比、钢筋钢板强度等级等因素对装配式高强钢筋混凝土节点受力性能的影响.钢板强度等级对节点受力性能影响较大.有限元分析结果与试验结果吻合良好,建立的模型能够用于模拟装配式混凝土节点的抗震性能.     

螺栓连接装配式混凝土墙板结构水平缝的抗震性能研究

为改善装配式混凝土墙板结构体系的抗震性能,提出了一种高强螺栓-连接钢板拼接式螺栓连接节点,建立了墙板结构的精细化有限元模型。通过改变轴压比,箍筋间距,节点位置,螺栓和连接钢板的尺寸、数量和布置等因素,探究各参数对该墙板结构体系力学性能的影响。分析结果表明：和试验值相比,正负向的最大平均承载力和最大平均位移相差均在14%以内;改变轴压比对新型螺栓连接装配式混凝土墙板结构的承载能力和刚度等力学性能影响最大;在一定范围内减小螺栓的使用数量会降低结构的承载力,同时会在一定程度上提高结构的延性;改变螺栓直径和钢板厚度对结构的力学性能影响不大,但减小钢板厚度会使得钢板发生屈服;改变箍筋间距和混凝土强度对结构的承载能力有一定的影响;改变节点位置对结构的初始刚度有较大影响。     

一种钢-混组合桁架桥下弦杆节点极限承载力研究

钢-混组合桁架是一种新型铁路桥梁结构,节点受力复杂,通过对3个采用PBL连接件的钢-混组合桁架节点进行水平单调加载试验,研究了外接式节点的受力特性、破坏模式和极限承载力。基于有限元软件ABAQUS对试件进行3D模型分析,计算结果与试验结果较为吻合。研究表明：钢-混组合桁架节点受力性能良好,PBL连接件传力效果明显;钢腹杆为节点薄弱环节,增加腹杆厚度可有效提高节点屈服后强度和节点极限承载力;通过模型分析,提出的腹杆不对称的设计方法,破坏顺序明确,与3个钢-混组合桁架节点的试验结果相比偏于安全,能够满足我国桥梁抗震设计要求。研究成果可为同类节点的应用提供参考。