装配式人工消能塑性铰节点抗震性能试验研究

为提高装配式钢筋混凝土(RC)框架结构的抗震性能,降低梁、柱构件震后损伤程度,提出了人工消能塑性铰(artificial dissipated plastic hinge,ADPH)节点,即在梁端通过预埋机械铰实现梁、柱构件铰接,同时安装附加钢板承载并耗能。试验中设计并制作了2个不同形式的ADPH节点和1个现浇RC节点,对3个节点进行了低周往复荷载试验,分析其破坏特征,并通过滞回曲线、骨架曲线、耗能能力、延性、刚度退化及应变等研究其抗震性能。结果表明：ADPH节点的破坏模式为附加耗能钢板中部的屈曲及轻微撕裂;相较现浇RC节点,ADPH节点的承载能力更高、延性更好、耗能能力增强,刚度退化较慢,抗震性能明显提高;而附加钢板过早屈曲易导致出现两侧附加钢板均受弯的状态,导致滑移段出现,降低耗能效率,应对附加钢板平面外变形加以控制;所建立的有限元模型可以较好地模拟ADPH节点的滞回行为。     

人工消能塑性铰构造低周往复试验研究

为提高装配式钢筋混凝土框架结构的抗震性能,针对震后梁、柱构件损伤严重等问题,提出了一种新型框架梁端构造——人工消能塑性铰,即在框架梁端通过预埋机械铰实现梁、柱构件铰接,同时安装附加钢板承载并耗能。设计制作了8组不同截面形式和构造的附加钢板试件,并对装有不同附加钢板的人工消能塑性铰构造进行低周往复荷载试验,研究该构造的破坏模式,并通过滞回曲线、骨架曲线、等效粘滞阻尼系数、延性等研究其抗震性能。结果表明:塑性损伤可控制在附加钢板中间开缝段,有效利用钢板弯曲变形实现耗能,使该构造具有损伤可控和损伤构件可更换,其中,卷边槽型附加钢板可防止耗能段钢板过早屈曲并提高耗能能力。     

装配式RC梁柱塑性可控钢质节点抗震性能足尺试验研究

装配式RC梁柱塑性可控钢质节点由钢制节点模块、上下柱模块、梁模块以及阻尼器模块装配组成。通过对该装配式节点及现浇节点进行拟静力加载足尺试验，并采用ABAQUS软件进行有限元数值模拟，研究装配式节点承载力、滞回耗能、延性以及承载力退化等抗震性能指标。试验及有限元模拟结果表明：相较于现浇节点，装配式RC梁柱塑性可控钢质节点的滞回曲线更饱满，耗能能力更强，延性更好，承载能力退化更缓慢；该装配式节点的极限承载力低于现浇节点，但能有效控制混凝土损伤，避免梁端混凝土发生弯曲破坏，实现梁端“塑性可控”；建立的有限元模型可较准确地预测同种装配式节点的承载能力和变形能力。     

基于人工消能塑性铰的装配式RC框架-摇摆墙结构地震易损性分析

为实现装配式RC框架结构损伤可控并提高其耗能能力,提出一种基于人工消能塑性铰的装配式RC框架-摇摆墙(ADPH-RWF)结构,旨在通过摇摆墙提高结构竖向连续刚度,控制框架变形模式,充分发挥梁端人工消能塑性铰的耗能能力。采用OpenSEES软件建立了3个6层整楼有限元模型,进行了静力弹塑性分析及增量动力分析,基于分析结果研究该结构的地震易损性和抗倒塌性能。结果表明：相较RC框架,ADPH-RWF结构承载能力显著提高,层间变形更为均匀;当地震强度较小时,ADPH和ADPH-RWF结构与现浇RC框架易损性相近,而当地震强度较大时,ADPH结构和ADPH-RWF结构的易损性及抗倒塌能力显著强于RC框架。     

装配式钢筋混凝土柱-钢梁框架节点抗震性能试验研究

通过4个1/2比例装配式钢筋混凝土柱 钢梁框架节点低周往复荷载作用下的试验研究,分析了节点区加劲腹板厚度及开孔的影响,研究该新型节点连接构造的受力性能及装配式钢筋混凝土柱 钢梁框架单元的抗震性能。基于试验结果对试件的破坏特征、滞回性能及变形组成进行分析。研究结果表明：装配式钢筋混凝土柱 钢梁框架节点滞回曲线呈纺锤形,梁端塑性铰区充分耗散能量,具有良好的抗震性能;装配式螺栓连接钢筋混凝土柱 钢梁混合节点具有良好的连接质量;加劲腹板厚度的增加一定程度上减小了节点的剪切变形,加劲腹板开孔对节点受力性能影响不大;梁弯曲变形引起的层间侧移在强柱弱梁型钢筋混凝土柱-钢梁框架节点总侧移中所占比例最大,节点剪切变形所占比例较小。     

耗能螺栓连接装配式钢管混凝土柱-RC梁节点恢复力模型研究

提出了一种由耗能螺栓和预应力筋连接的装配式钢管混凝土柱-RC梁节点，对8个十字形梁柱节点进行了低周往复加载试验，总结了装配式梁柱节点的破坏特征。给出了装配式梁柱节点屈服和极限状态的承载力计算方法，并建立了三折线骨架曲线模型。通过分析滞回曲线特征得到了刚度退化规律及滞回规则，进而确定了装配式钢管混凝土柱-RC梁节点恢复力模型，并与试验结果进行了对比。结果表明：在加载过程中耗能螺栓的钢棒能够通过受拉耗能，装配式梁柱节点最终由预制梁混凝土塑性铰失效导致承载力下降；提出的三折线骨架曲线模型和恢复力模型与试验结果对比吻合较好，说明该模型能够较准确模拟该种装配式梁柱连接结构在地震作用下的受力与变形特征，可用于该类型节点的工程设计和抗震分析。     

新型预制装配式消能减震混凝土框架节点抗震性能试验研究

为了提高预制装配式混凝土框架结构的抗震性能,提出一种由扇形铅黏弹性阻尼器与预制装配式混凝土框架组合而成的新型预制装配式消能减震混凝土框架结构体系。对体系节点进行了设计,并对普通预制装配式梁柱节点试件和新型预制装配式梁柱消能减震节点试件进行了低周反复加载试验,研究了试件的滞回特性、承载能力、位移延性、强度退化和梁端受力筋应变等抗震性能及其破坏特征。结果表明:新型预制装配式梁柱消能减震节点通过扇形铅黏弹性阻尼器的往复剪切变形参与节点的滞回耗能,具有良好的耗能效果,该新型节点滞回曲线饱满,耗能能力强;节点的承载力和位移延性明显提高;扇形铅黏弹性阻尼器增强预制装配式梁柱节点的抗侧力和抗侧刚度,改变节点受力模式,使塑性铰区从梁端后浇区外移至预制梁与阻尼器连接外侧,实现了"强节点弱构件、强剪弱弯"性能要求。     

新型装配式方钢管混凝土柱-H型梁空间节点滞回性能分析

提出了一种新型装配式方钢管混凝土柱-H型梁空间连接节点,设计了2个系列的节点试件,利用有限元软件ABAQUS对低周反复荷载作用下的试件进行模拟分析并与试验结果对比,结果表明有限元分析得到的节点破坏形态、滞回曲线与试验结果吻合较好。在此基础上,选取新型中层空间连接节点来研究此类新型空间节点的滞回性能,研究结果表明:平面节点与空间节点的破坏模式一致,均为梁端塑性铰破坏;角柱节点的滞回性能弱于平面节点,边柱与中柱节点的滞回性能与平面节点相似。     

基于ABAQUS的CFRP-钢板组合加固 RC梁板柱边节点数值分析

综合分析常用加固方法的优缺点,提出RC梁板柱边节点CFRP-钢板组合加固法。针对节点核心区配筋不足的工况,设计节点核心区未配箍筋的T型梁板柱边节点试件采用CFRP-钢板组合加固法进行加固,并采用ABAQUS有限元软件对其进行数值分析。数值分析表明:采用塑性损伤模型、理想弹塑性模型及理想线弹性本构模型,可有效模拟混凝土材料、钢板及CFRP材料的力学行为;CFRP-钢板组合加固后试件承载能力及变形性能提高,其力学性能改善明显;CFRP-钢板组合加固效果显著,加固后,梁端塑性铰区发展充分,节点核心区等效塑性应变降低,可实现强节点、弱构件的设计要求。     

装配式活性粉末混凝土叠合梁-高强混凝土柱节点抗震性能试验研究

为了提高装配式梁柱节点的抗震性能，提出了节点核心区配置附加钢筋和梁端一定范围浇筑活性粉末混凝土(RPC)实现梁端塑性铰位置转移的方案。以附加钢筋深入梁端长度和梁端后浇注RPC长度为变化参数，设计制作6个足尺装配式RPC叠合梁-高强混凝土(HSC)柱边节点试件和1个整体现浇节点试件进行拟静力试验，研究了节点的承载性能、延性、滞回性能、刚度、耗能能力以及破坏形态。结果表明：两种塑性铰外移设计均实现了梁铰耗能机制；与整体现浇节点相比，节点核心区配置附加钢筋节点的位移延性系数提高1.7%～10.3%,峰值荷载提高11.64%～56.71%;梁端后浇RPC节点的位移延性系数提高7.8%～11.4%,峰值荷载提高9%～14%。仅采用梁端后浇RPC实现塑性铰的转移时，建议梁端后浇RPC长度为梁截面高度的1/2。     

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。     

预制装配式混合框架屈曲约束狗骨式节点抗震性能试验研究

为充分发挥装配式混凝土结构施工便捷的特性及钢结构中狗骨式钢梁的抗震性能优势,提出了预制装配式混合框架屈曲约束狗骨式节点。该混合框架节点由预制钢筋混凝土柱和预制钢-混凝土混合梁通过高强螺栓连接而成,其中混合梁由屈曲约束狗骨式钢梁段与混凝土梁段采用高强螺栓连接。完成了2个框架中节点及2个框架边节点的低周往复加载试验。通过对节点的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、耗能能力及变形能力、承载力及刚度退化的研究,对节点类型及梁内是否布置预应力筋对该节点抗震性能的影响进行了分析。研究结果表明：该节点的拼装方式采用全螺栓连接,施工便捷;节点的破坏主要集中于钢梁段,达到了塑性铰外移的目的;节点梁内布置预应力筋能明显提高混凝土梁段的抗裂性能及节点整体抗震能力;提出了该节点中梁端受弯承载力计算方法,试验值与计算值吻合较好。     

梁翼缘、腹板开孔方钢管混凝土柱-H型钢梁节点力学性能试验研究

为研究梁翼缘、腹板开孔构造对方钢管混凝土柱-H型钢梁节点破坏模式的影响,对6个方钢管混凝土柱-H型钢梁节点（1个常规节点和5个开孔节点）进行了低周循环加载试验。试验结果表明：按现行规范设计的方钢管混凝土柱-H型钢梁常规节点在梁翼缘对接焊缝处脆性断裂,节点的塑性转角不能满足临时指南FEMA的要求;合理的梁翼缘和腹板开孔构造,显著减缓了方钢管混凝土柱-H型钢梁节点梁翼缘对接焊缝的应力集中,梁削弱截面形成塑性铰,节点塑性转角达到0.03 rad,满足了临时指南FEMA的要求;其滞回性能稳定,承载力和常规节点相当;内隔板与柱壁板间焊缝质量较差的节点在试验中发生柱壁外鼓、柱壁间焊缝撕裂,节点延性和承载力明显下降。     

Experimental investigation of dry mechanical beam–column joints for precast concrete based frames

This paper proposes dry mechanical beam–column joints for fully restrained moment connections of concrete components. This novel joint can be used for reinforced concrete precast frames and steel–concrete composite precast frames. The new dry mechanical joint consists of extended steel plates with bolts designed to transfer tension and compression forces, providing fully restrained moment connections at the beam–column joint. The extended end plate with bolts introduced for column‐beam joint assembly was originally used in the steel moment frame, as introduced in AISC 358. This study developed similar but unique mechanical joint details for concrete frames in order to provide fully restrained moment connections for both steel–concrete composite precast frames and reinforced concrete precast frames. Experimental and analytical investigations were performed to verify the structural behavior of fully restrained moment connections for concrete components in order to identify the parameters that influence the structural behavior of dry mechanical moment concrete connections. These connections are expected to be used in modular offsite construction for buildings and heavy industrial plants. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

钢-混凝土预制混合梁受力性能分析

通过对4个钢-混凝土预制混合梁试件进行拟静力试验,研究了该预制试件的破坏模式、受力过程及受力机理。采用有限元软件ABAQUS对钢-混凝土预制混合梁的受力性能进行模拟,研究了钢材屈服强度、纵筋配筋率和钢梁长度对其受力性能的影响,并分析了钢、混凝土梁两者间刚度及承载力的匹配关系。研究结果表明：钢-混凝土预制混合梁最终破坏表现为混凝土梁端出现塑性铰,而端部钢梁在整个加载过程中保持完好,钢与混凝土连接节点能可靠传递两者间应力。提高钢材屈服强度和增加纵筋配筋率可提高承载力,其中增加纵筋配筋率的提高效果更明显;随着钢梁长度的增加,承载力逐渐增大,但初始刚度呈线性降低。根据研究结果给出了该类型预制构件的设计建议：混凝土梁与钢梁设计受弯承载力比（Mc/Ms）取值范围宜为0.8~1.0,端部钢梁长度取值范围宜为100~200mm;箍筋加密区范围起算点应取混凝土梁端截面而不应取柱边。     

六层两跨现浇柱预制梁框架抗震性能试验研究

以六层现浇柱叠合梁框架实际工程为原型,通过一榀1∶4比例的六层两跨现浇柱预制梁框架的低周反复荷载试验,对其受力过程、破坏形态、破坏机制、位移延性、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、耗能能力以及等效黏滞阻尼系数等进行了较系统的研究。结果表明:现浇柱预制梁框架在低周反复荷载下实现了强柱弱梁、强节点弱构件的设计目标;破坏机制为混合机制,即塑性铰首先在梁端出现,在二层梁端出现塑性铰后柱端才开始出现塑性铰,试件以二层柱脚混凝土部分压碎剥落、柱内纵筋压曲外露为破坏标志,节点核心区内的箍筋在整个试验过程中处于弹性状态;框架整体及层间的滞回曲线表现出一定的捏拢现象;框架正、反向整体位移延性系数分别为3.9和5.3,表明其在低周反复荷载下具有较好的位移延性。研究成果可为预制混凝土框架在地震区的推广应用提供技术依据和基础数据。     

隔板贯通方钢管轻骨料混凝土柱-H形梁与箱形梁异形节点抗震性能试验

对圆弧加强隔板贯通方钢管轻骨料混凝土柱-H形梁与箱形梁异形节点和基本型异形节点进行循环加载试验,研究了贯通隔板圆弧扩大头构造对异形节点抗震性能的影响,获得了该类节点的破坏模式、滞回性能、承载力和塑性转角等抗震性能参数。基于试验结果和力学分析,建议了异形节点域的抗弯、抗剪计算模型,推导了异形节点域的抗弯、抗剪承载力计算公式。结果表明:基本型异形节点滞回曲线劣化明显,节点在刚度较大、几何突变的箱形梁翼缘对接焊缝边缘脆断;隔板圆弧加强异形节点的滞回曲线饱满,承载能力和刚度退化不明显,主要破坏模式为在隔板圆弧加强区形成塑性铰,梁翼缘对接焊缝延性开裂;加载至节点破坏时,贯通隔板与柱壁板间焊缝未发生撕裂破坏,节点域内轻骨料混凝土未压碎或拉裂,轻骨料混凝土与隔板和柱壁板间未发生剥离或滑移;隔板圆弧加强异形节点的塑性转角可达0.038~0.056 rad,承载力较基本型异形节点提高21.5%~56.2%。     

可恢复功能预制装配式损伤可控钢质节点抗震性能试验研究

提出一种震损后可恢复功能预制装配式损伤可控钢质节点,该节点由带削弱型约束钢板阻尼器的损伤可控钢质铰、钢套筒约束节点核心区、预制混凝土梁柱等构成.进行预制装配式损伤可控钢质节点的低周往复荷载试验,然后在该试验的基础上仅更换钢质铰中破坏的削弱型约束钢板阻尼器,进行第2次试验,最后进行现浇钢筋混凝土节点在低周往复荷载下的对比...     

预制高强混凝土结构后浇整体式梁柱组合件抗震性能试验研究

采用足尺模型对比试验方法,对高强混凝土后浇整体式梁柱组合件和高强钢纤维混凝土后浇整体式梁柱组合件在低周反复荷载作用下的开裂破坏形态、滞回特性、骨架曲线、延性性能、强度与刚度退化特性、耗能能力、节点核心区域的剪切变形、梁端塑性铰与柱端的转动变形等进行了系统研究。结果表明:预制高强混凝土结构后浇整体式梁柱组合件与现浇高强混凝土结构梁柱组合件具有相同的抗震能力,采用高强钢纤维混凝土浇筑预制混凝土结构后浇节点,可以减小节点区域箍筋用量,改善节点承载性能。本文还给出了钢纤维混凝土节点开裂强度的简化计算公式,计算结果与试验结果吻合良好。