钢筋混凝土框架梁柱节点灌浆套筒连接抗震性能研究

设计并制作了4个钢筋混凝土框架梁柱节点试件,其中两个现浇整体节点试件,两个预制装配梁柱节点试件（采用灌浆套筒连接钢筋）,轴压比分别为0.3和0.4。对试件进行低周往复加载试验,研究了梁柱节点试件的破坏形态、滞回特性、刚度退化、耗能性能以及灌浆套筒接头受力状态等。结果表明：预制装配梁柱节点试件的耗能能力略低于现浇整体梁柱节点试件的耗能能力,两者破坏形态明显不同,预制装配节点试件的裂缝分布比较集中,主要分布在梁柱交界面、灌浆套筒端部区域以及梁跨中截面区域,而现浇节点试件的裂缝分布比较均匀密集;加载前期,轴压比对滞回性能影响不明显,而加载后期,轴压比对预制装配整体式节点试件节点核心区的钢筋滑移和剪切变形影响较为明显;基于试验结果,对灌浆套筒材料进行简化等效处理,并对节点不同区域采用不同的截面属性,采用OpenSees有限元软件对节点试件进行了模拟,其模拟结果与试验结果吻合较好。     

全预制装配式混凝土框架结构新型梁柱节点研究

在套筒灌浆连接、螺栓连接和混合连接的基础上,提出一种新型全预制装配式混凝土框架结构梁柱节点,并利用ABAQUS软件建立了4个不同轴压比下的现浇梁柱节点模型和4个新型节点模型。为了验证新型节点的可靠性,对不同轴压比下的现浇节点和新型节点进行梁端加载低周往复数值模拟,并对各模型的抗震性能影响因素进行了对比分析。研究表明,在相同轴压比下,梁端加载的新型节点的承载力略高于现浇节点、延性性能高于现浇节点、耗能能力低于现浇节点、刚度退化比现浇节点慢。     

蝶形耗能连接件装配式梁柱节点的抗震性能

针对既有干式连接梁柱节点构造复杂以及缺乏系统研究等问题，提出了一种蝶形耗能连接件装配式梁柱节点。首先，基于所提出节点的构造形式，分别依托现浇钢筋混凝土结构和螺栓连接钢结构梁柱节点的既有试验数据，采用ABAQUS程序建立相应的数值模型，通过对比分析验证数值计算方法和模型参数的准确性；在此基础上，建立了蝶形耗能连接件装配式梁柱节点数值模型，对其施加低周往复荷载，并通过与现浇节点对比分析，研究了该新型节点的抗震性能及主要影响因素。最后，对节点进行了优化设计，建立了具有该节点的框架结构整体模型，对其抗震性能进行了评估。结果表明：蝶形耗能连接件装配式梁柱连接节点滞回曲线整体形态饱满，耗能性能良好；蝶形耗能连接件装配式梁柱连接节点的力学性能会因高强螺栓预紧力大小及拼接钢板接触面摩擦系数大小不同而产生显著差异；采用优化后节点构建的整体结构模型，其地震位移响应略大于现浇框架结构体系，但整体抗震性能满足设防需求。     

后张无黏结预应力干式连接梁柱节点抗震性能试验研究

为研究后张无黏结预应力干式装配梁柱节点在低周往复荷载作用下的抗震性能,对其进行了拟静力试验研究。试验中设计了2个常规现浇梁柱节点和4个装配式梁柱节点,包含中节点和边节点。对比分析了现浇节点和装配节点滞回性能、刚度、承载能力以及变形能力差异。试验结果表明：试验中设计的后张无黏结预应力装配式梁柱节点试件在初始刚度、承载能力、变形能力以及损伤控制等方面均优于传统的现浇节点试件,耗能能力略低;进一步研究了后穿耗能钢筋无黏结段位置对装配节点性能的影响,认为后穿耗能钢筋无黏结段设置在柱外时,装配节点呈现更高的耗能能力和变形能力;装配式节点预应力钢绞线在1/20大位移角下仍能保持弹性,梁柱接触面基本无摩擦滑移,该类装配式节点具有良好的整体性和安全性。     

后张无黏结预应力干式连接梁柱节点抗震性能试验研究

为研究后张无黏结预应力干式装配梁柱节点在低周往复荷载作用下的抗震性能,对其进行了拟静力试验研究。试验中设计了2个常规现浇梁柱节点和4个装配式梁柱节点,包含中节点和边节点。对比分析了现浇节点和装配节点滞回性能、刚度、承载能力以及变形能力差异。试验结果表明:试验中设计的后张无黏结预应力装配式梁柱节点试件在初始刚度、承载能力、变形能力以及损伤控制等方面均优于传统的现浇节点试件,耗能能力略低;进一步研究了后穿耗能钢筋无黏结段位置对装配节点性能的影响,认为后穿耗能钢筋无黏结段设置在柱外时,装配节点呈现更高的耗能能力和变形能力;装配式节点预应力钢绞线在1/20大位移角下仍能保持弹性,梁柱接触面基本无摩擦滑移,该类装配式节点具有良好的整体性和安全性。     

采用钢套筒-耗能铰的装配式梁柱节点受力机理及参数分析

为提高装配式结构抗震性能,实现装配式结构强节点、耗能区域可控、高效连接等关键技术创新,提出一种钢套筒-耗能铰装配式梁柱节点。基于钢套筒-耗能铰装配式梁柱节点滞回性能试验,构建装配式梁柱节点有限元模型数值模拟分析其受力机理,研究耗能铰不同参数构造对节点工作性能的影响。结果表明：钢套筒强化装配式梁柱节点核心区,提高节点核心区抗剪能力和剪切变形能力;钢套筒-耗能铰装配式梁柱节点耗能和损伤破坏集中在耗能铰;得到装配式梁柱节点中耗能铰的参数设计建议。     

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。     

基于干式节点连接的装配式混凝土框架结构抗震性能评估

对于装配式混凝土框架结构,确保梁柱节点具有足够的刚度和强度对于结构的抗震安全十分重要。提出一种干式梁柱节点连接方式,同时对采用该节点的装配式混凝土框架结构整体进行了抗震性能分析。分析结果表明:采用的混凝土梁柱干式连接节点的滞回性能与现浇节点的滞回性能几乎一致,满足“等同现浇”的要求;采用干式梁柱连接节点的装配式混凝土框架结构的抗震性能良好,干式连接对结构整体抗震承载力和延性的削弱程度有限。     

带软钢阻尼器的自复位装配式混凝土框架节点抗震性能研究

为摆脱目前装配整体式混凝土框架“等同现浇”的固有模式,结合传统预应力自复位混凝土框架的优越性,提出一种带软钢阻尼器的自复位装配式混凝土(SCPCHD)框架。利用ABQUAS有限元软件分别建立新型自复位SCPCHD框架、传统预应力自复位装配式混凝土(SCPC)框架和现浇钢筋混凝土(RC)框架的精细化三维实体数值分析模型,从而验证新型SCPCHD框架良好的抗震性能和耗能能力。分析结果表明：SCPCHD框架残余变形很小、具有震后恢复性能好的优点;SCPCHD框架的层间位移响应明显小于SCPC框架,与现浇RC框架基本接近,且结构构件塑性损伤小;罕遇地震下SCPCHD梁柱节点的耗能分别为传统预应力SCPC框架和现浇RC框架节点耗能的2.26倍和3.64倍,表明新型节点耗能能力好。     

预应力自复位混凝土框架结构研究进展

通过对东南大学孟少平课题组近十年来在预应力自复位框架结构研究成果的总结,介绍了包括几种典型的基于不同耗能元件的预应力自复位装配框架结构体系、节点连接构造以及耗能元件及装配节点的拟静力试验研究情况,介绍了预应力自复位框架结构的发展趋势,并对预应力预制装配结构的后续研究进行展望。