桁架式钢骨混凝土框架节点受剪性能试验研究

为研究轴压比以及配钢率对桁架式钢骨混凝土框架节点受剪性能的影响，制作了5个核心区剪切破坏的桁架式钢骨混凝土框架中节点，研究不同轴压比和用钢量对节点极限承载力、抗震性能及破坏形态的影响。基于有限元软件ABAQUS,对5个桁架式钢骨混凝土框架节点模型开展了力学性能分析。结果表明：所有构件的破坏形态全部为核心区剪切破坏；提高轴压比对于构件的极限承载力有积极作用，但会使其耗能能力和延性降低；节点核心区配置交叉斜腹杆角钢可提高构件的极限承载能力以及抗震性能；通过分析参数可得，提高轴压比以及混凝土抗压强度、增加核心区交叉斜腹杆的尺寸并且提高其屈服强度都会提高节点的极限承载力；推导了桁架式钢骨混凝土框架节点的抗剪承载力计算公式，经验证计算值与实测值和模拟值相近，可为工程设计提供理论参考。     

摩擦耗能型PEC柱(柱弱轴)–钢梁连接组合框架层间抗震机理研究

为研究摩擦耗能型PEC柱(柱弱轴)–钢梁连接组合框架层间抗震机理,文章采用因素分析法通过改变高强螺杆初始预应力值、T形件腹板长圆孔的开孔长度、高强预拉螺杆的长度、摩擦力、新型卷边PEC柱顶竖向力等设计参数,对模型试件做往复荷载下抗震性能的数值模拟。基于整理的模拟数据,对比分析模型试件的承载力、连接性能、耗能能力、抗倒塌机理和自复位功效等滞回性能,可以得到以下结论 :增大高强螺栓的初始预应力可以提高试件的自复位功效;改变T形件腹板的开孔长度可以灵活控制试件进入承压型传力模式的进程;部分自复位的设计使得应力集中在钢梁翼缘端部,保护了主要受力构件,地震后替换掉辅助耗能元件,结构便能继续使用。     

圆钢管混凝土柱框架节点抗剪承载力计算方法

圆钢管混凝土(CFCT)柱承载力高、延性好,可与不同类型的混凝土梁、钢梁或钢-混凝土组合梁可靠连接,形成满足不同功能需求的CFCT柱框架结构。CFCT柱框架节点抗剪承载力主要由节点核心区混凝土、钢管和加劲构造等抗剪元件承担,并受柱轴压力影响。总结提出了CFCT柱框架节点的抗剪机理以及各抗剪元件的抗剪贡献计算方法。基于课题组前期完成的CFCT柱框架节点抗剪试验结果,确定了柱轴压力对节点承载力的定量影响,并提出了CFCT柱框架节点抗剪承载力计算方法。该方法计算结果与国内外相关试验结果吻合良好。     

关于抗剪钢筋对预压装配式节点抗震性能影响的研究

在已有装配式混凝土框架结构的基础上,提出了一种新型装配式不对称混合连接节点(PPEFF节点)。此节点梁纵筋呈不对称设置,仅在梁上部设置耗能钢筋,节点在满足较高施工效率的同时,在梁柱接触面上设置抗剪钢筋,提高了梁柱接触面承载力,保证了结构在节点预应力意外失效后的安全性。为了研究抗剪钢筋的配筋率大小对PPEFF节点抗震性能的影响,结合低周往复荷载试验与ABAQUS有限元软件模拟分析,重点从节点承载能力、耗能性能、刚度退化与自复位能力4个方面分析抗剪钢筋的配筋率大小对节点抗震性能的影响。研究发现：PPEFF节点具有较好的抗震性能,且抗剪钢筋的配筋率增大,能提升节点承载力、刚度、耗能能力。但抗剪钢筋的设置,提高了节点的截面刚度,在一定程度上抑制了节点的自复位能力,从而违背预压装配式节点自复位能力较强的初衷。因此,建议PPEFF节点中抗剪钢筋的配筋率宜设置为0.3%～0.5%。同时提出PPEFF节点梁柱接触面承载力计算式,并通过试验数据与模拟数据验证梁柱接触面承载力计算式的适用性。     

新型PEC柱-钢梁摩擦耗能部分自复位节点抗震性能数值模拟

为研究采用预拉对穿螺栓的新型PEC柱-钢梁摩擦耗能型部分自复位连接中节点的抗震性能,考虑PEC轴压力、钢板组合截面布置(强/弱轴)、预拉杆预应力、加强型盖板厚度和预拉对穿螺栓设置方式等5个设计参数,利用有限元软件ABAQUS建立8个中节点模型试件并对其进行循环荷载下受力性能的数值模拟。根据模拟结果分析了连接的弯矩-转角关系、自复位功效、耗能能力、受力变形模式和节点传力机理。研究结果显示:PEC柱轴压力产生的二阶效应加快了自复位节点受力发展进程,但不影响自复位功效;组合柱布置方式通过改变梁柱刚度匹配影响连接部位力的分配模式,但不影响部分自复位节点受力机理;预拉杆预应力明显改变节点摩擦滑移耗能和自复位能力;预拉对穿螺栓的设置较好实现了节点区混凝土斜压带传力机理;采用实际工程作法的所有试件残余转角均不超过自复位节点最小转角限值0.005rad,且在达到设计预定的中震侧移角限值0.02rad后,结构主要受力构件梁开始进一步发挥力学性能,实现了自复位功效、耗能能力与结构安全冗余度有机统一的性能设计目标。     

预应力装配整体式混凝土框架梁柱节点直剪试验研究

为研究预应力装配整体式混凝土框架梁柱结合面的的受剪承载机理,在总结分析国内外标准中有关摩擦系数规定的基础上,通过对5组共19个梁柱节点的直剪试验,分析接缝面积、预加应力、预应力螺杆位置的偏心、灌缝材料等因素对摩擦性能的影响,得出试件在纯剪切状态下的抗剪承载力和等效摩擦系数。试验结果表明:梁柱节点无预加压力时,抗剪承载力呈现离散性,主要与后浇接缝的施工质量有关;试件的剪切面积和预应力螺杆位置的偏心对抗剪承载力的影响不明显;抗剪承载力与预加压力基本呈线性关系,增大预加压力可以有效提高节点的抗剪能力;灌缝采用钢纤维砂浆能够有效提高抗剪节点的承载能力和等效摩阻系数;等效摩阻系数随着预压应力的增加呈大致下降的趋势;对未经粗糙处理的接缝,直接采用CECS 52∶2010《整体预应力装配式板柱结构技术规程》或SJG 18—2009《预制装配整体式钢筋混凝土技术规范》中的摩擦系数会造成抗剪承载力或安全储备不足,抗剪承载力算式中摩擦系数应根据预加压力的大小确定。     

CCFST柱-预应力混凝土环梁节点抗剪承载力计算分析

圆钢管混凝土(CCFST)柱-预应力混凝土环梁节点作为一种全新的节点形式,其充分结合了钢结构承载力大与预应力混凝土结构跨度大的优点,可应用于大型场馆及超高层建筑当中。但目前国内外学者对于该新型节点的受力性能研究尚少,在试验研究与有限元分析对比的前提下,利用有限元软件对该新型节点核心区受剪性能全过程进行分析,主要研究了预应力参数对该节点抗剪承载力的影响,提出了CCFST柱-预应力混凝土环梁节点抗剪承载力的计算公式。研究结果表明:当预应力从0增至0.75fptk时,节点抗剪承载力提高了约14%;节点抗剪承载力公式计算值与有限元分析结果吻合良好。     

装配U形阻尼器的SMA自复位钢框架梁柱节点抗震性能研究

为解决传统SMA螺杆自复位钢框架梁柱节点在工作过程中SMA材料利用率低的问题,简化节点耗能构件的设计、施工和震后更换,提高灾后结构的快速恢复能力,提出了由超弹性SMA螺杆贯穿钢柱翼缘连接且装配U形阻尼器的自复位钢框架梁柱节点,并对关键构件的受力性能进行分析,给出节点的受力变形理论模型。通过循环拉伸试验考察了SMA棒材的超弹性特性,以此为基础,设计了1个足尺边柱节点试件,通过拟静力试验研究其承载力、初始转动刚度、残余变形、滞回耗能等。研究结果表明：节点中SMA螺杆可以有效拉伸变形并提供自复位驱动力,U形阻尼器的两肢能够产生相对位移从而进行塑性耗能,钢梁腹板处的抗剪螺栓可在连接槽钢的长圆孔中滑动,梁柱节点核心区未出现剪切变形;在设计层间位移角为0.04 rad的循环结束时,节点残余变形仅为0.004 9 rad,且梁柱构件在试验过程中未出现屈服,节点具有良好的自复位能力和可修复性;节点的初始转动刚度和极限弯矩均小于普通抗弯钢框架梁柱节点,但其拥有良好的转动能力,最大层间位移角为0.05 rad,满足节点的变形设计要求。     

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。     

新型装配式框架干式连接节点核心区暗牛腿剪切性能分析

对预制装配式框架结构提出一种新型装配式框架连接节点,结合ABAQUS有限元分析软件对节点区整体受力性能进行了分析,利用拉压杆模型的摩擦抗剪理论对钢筋混凝土暗牛腿进行了分析,结果表明,利用新型干式企口连接节点、钢筋混凝土暗牛腿缺口梁干式节点能够满足承载力且性能优异。     

再生混凝土框架梁柱中间节点试验研究

对6个再生混凝土框架梁柱中间节点足尺构件进行低周反复荷载试验,研究低轴压比条件下再生混凝土节点区的粘结锚固性能。通过改变穿越节点核心区的梁纵筋直径、强度来研究再生混凝土节点的最小相对锚固长度,同时研究新的构造措施对节点粘结锚固性能及核心区抗剪能力的影响。结果发现在低轴压比条件下,按照普通混凝土规范设计的再生混凝土框架梁柱中间节点发生粘结滑移破坏,减小梁纵筋直径或在贯穿节点区的梁纵筋上焊接横向锚固钢筋均可以提高节点区的粘结锚固性能。再生混凝土节点抗剪承载力应在普通混凝土节点计算公式的基础上进行折减。     

PEC柱(弱轴)—钢梁摩擦型部分自复位组合框架抗震机理研究

为研究PEC柱(弱轴)-钢梁摩擦型部分自复位组合框架的抗震机理,文章利用有限元软件ABAQUS以1:2缩尺比例制作了单跨双层的组合框架模型,考虑节点连接的撬拔作用、T形连接件腹板长圆孔的滑移长度、柱顶竖向力等设计参数的影响,仿真模拟研究该模型试件的抗震性能。整合得到的模拟数据,对比分析模型试件的承载力、连接性能、节点传力机理和自复位功效等滞回性能,可以得到以下结论:在实际工程中尽量采用S型试件的施工做法;调整T形件腹板的滑移长度可以灵活控制主要受力构件进入承压传力模式的进程;二阶效应对该模型试件的抗震性能影响不大,新型卷边PEC柱很适合作为自复位结构体系的承重构件。     

预应力拼接式框架节点抗剪性能数值模拟研究

列举了国内外装配式混凝土框架节点的常见连接方式,并分析了各连接方式的优势和局限性,重点对预应力拼接式框架节点建立抗剪性能数值模拟,并分析不同钢筋配筋率对抗剪性能的影响。研究结果表明：此类节点破坏主要集中在梁柱交界处,改变抗剪钢筋配筋率能够在一定程度上改善节点的受力性能,建议此类节点抗剪钢筋的配筋率取0.3%～0.5%。     

钢板-混凝土组合墙体结构平面外抗剪承载力试验分析北大核心CSCD

双层钢板-混凝土组合墙体结构的主要受力体系为外侧钢板和内部填充的混凝土,连接上下钢板的对穿型钢提供平面外抗剪承载力。针对钢板-混凝土组合墙体结构的平面外抗剪结构性能,设计了5个剪跨比均为1.5的梁式试件,进行两点简支的单点、双点单调加载试验,研究抗剪槽钢间距、抗剪钢材分布形式及轴拉力3个因素对构件抗剪承载力的影响。试验中量测并记录了构件的挠度、拉区钢板的应变及混凝土表面裂缝随荷载的发展情况,从而得到构件的极限抗剪承载力。试验结果表明,抗剪槽钢配钢率和分布形式直接影响了构件的抗剪承载力和破坏形态,而轴拉力没有明显削弱构件的平面外抗剪承载力。最后将试验实测抗剪承载力与3本规程、规范的计算值作了对比,给出了规程、规范对钢板-混凝土组合墙体结构抗剪承载力的低估程度。     

柱双边型钢暗牛腿下混凝土的局压计算初探

型钢暗牛腿是预制混凝土框架常采用的一种竖向承载构件。在预制混凝土框架型钢暗牛腿节点中,型钢下混凝土的局压验算至关重要。结合中柱节点构造型钢暗牛腿的受力特点,提出考虑初始压应力与水平力的混凝土局压承载力计算公式,讨论并得出了影响混凝土局部抗压承载力的因素。提出的混凝土局压验算方法考虑了柱内混凝土的初始应力和型钢传来的水平力等因素的影响,可为此类双边型钢暗牛腿节点的局压计算提供参考。     

钢纤维局部增强高强混凝土框架边节点抗震性能试验研究

通过3个钢纤维局部增强框架边节点的低周反复加载试验,探讨了柱端轴压比对钢纤维高强混凝土框架边节点抗震性能的影响.结果表明:随着柱端轴压比的增加,其对节点核心区混凝土的约束作用逐渐增大,减缓了抗剪承载力和刚度的退化,限制了节点核心区剪切变形,提高了节点核心区的抗剪承载力、延性和耗能能力.     

钢管混凝土柱-预应力混凝土节点的抗剪受力性能研究

文中对钢管混凝土柱-预应力混凝土节点的抗剪受力性能进行研究,对比了不同结构型式节点结构的抗剪受力性能。结果表明,预应力可以有效提升构件的抗剪承载能力;预应力值越大,最大承受荷载对应的梁纵筋应变越小;预应力筋可以有效提升梁箍筋的承载能力;所有构件的梁根部破坏后节点依然具有抗剪能力,满足强节点弱构件的设计需求。     

预应力预制混凝土框架节点形式及设计方法

构建了一种新型的预应力预制混凝土框架节点,该节点的梁、柱构件通过预应力筋、角钢以及高强螺栓连接而成,经试验验证该类节点兼具良好的自复位能力和耗能能力。为了便于推广应用,针对这种基于角钢-高强螺栓连接的预应力预制混凝土框架节点的梁柱连接,提出设计方法,包括使用阶段的承载能力极限状态和正常使用极限状态并考虑施工阶段节点的工作状态,提出确定预应力筋的面积、初始张拉力、角钢尺寸及螺栓连接位置等设计参数的方法。     

纵筋焊接锚固型钢纤维高强混凝土牛腿受剪性能试验研究

牛腿构件受力纵筋采用焊接锚固形式,通过6个高强混凝土牛腿构件的受剪加载试验,研究高强混凝土牛腿的受力机理及破坏模式,分析剪跨比和钢纤维掺量对牛腿受剪性能的影响。结果表明:随着剪跨比的增大,牛腿开裂荷载和极限承载力显著降低;随着钢纤维掺量的增加,牛腿开裂荷载显著增加,裂缝宽度、极限承载力得到改善。     

装配式混凝土框架钢管约束耗能节点抗剪性能分析

提出了一种装配式混凝土框架钢管约束耗能节点,建立了该节点的有限元模型,从承载力、变形、耗能、破坏形态等方面分析该节点的力学性能,并与普通现浇混凝土节点进行了对比。研究了轴压比、核心区混凝土强度及钢管厚度等参数对该节点受力性能的影响。结果表明,随着轴压比的增大,节点抗剪承载力先增大后减小,节点抗剪承载力随着核心区混凝土强度、钢管厚度的增加而增大,其中钢管厚度的影响最为显著。最后提出了装配式耗能节点的抗剪承载力实用计算公式,简化计算结果与有限元分析结果吻合较好且总体稍偏安全,可供工程实践参考。