装配整体式地铁车站横断面方向梁板柱中节点抗震性能研究

为评价装配整体式地铁车站整体抗震性能及推动预制拼装技术在地下结构中的应用与发展,以北京某装配整体式地铁车站实际工程为背景,设计并制作了一个车站横断面方向的足尺预制拼装梁板柱中节点和一个作为对比分析的现浇整体梁板柱中节点。采用低周循环加载试验的方法研究了梁板柱中节点的破坏形态、滞回特性、承载力、变形能力、耗能能力以及刚度退化等。试验结果表明:预制拼装梁板柱中节点与现浇整体梁板柱中节点的破坏形态略有不同,现浇整体梁板柱中节点的裂缝分布均匀,主要分布在加载板及连接梁区域,而预制拼装梁板柱中节点的裂缝分布较为集中,主要分布在加载板(叠合板)及预制构件拼装连接部位,尤其是叠合板的现浇与预制构件的连接区域。预制拼装梁板柱中节点与现浇整体梁板柱中节点的承载力、初始刚度及耗能能力基本相当,且预制拼装梁板柱中节点的位移延性系数约为现浇整体梁板柱中节点的1. 6倍。基于预制拼装构件的连接方式及构造特点,对灌浆套筒和拼装连接缝进行简化处理,并对试验节点进行了有限元分析。分析结果表明,两者的破坏形态和骨架曲线与试验结果吻合较好,预制拼装梁板柱中节点的抗震性能与现浇整体梁板柱中节点的抗震性能基本相当。试验和数值分析结果均为预制拼装结构在地下结构中的应用奠定了基础。     

布置阻尼器的现浇与预制装配式框架梁柱组合体抗震性能试验研究

为研究安装有扇形铅黏弹性阻尼的现浇和预制混凝土框架梁柱组合体试件抗震性能的差异,对这两种梁柱组合体试件进行了低周反复加载试验,对比研究了两者的破坏模式、滞回耗能性能、承载能力、位移延性、承载力退化、节点核心区钢筋应变和受剪承载力.结果表明:扇形铅黏弹性阻尼器改变了预制试件的受力模式,使其梁端塑性铰外移,减缓和控制了节点核心区裂缝开展,保护了节点;减震试件的滞回曲线饱满,塑性变形能力强,刚度和承载力退化曲线也较为平缓,提高节点抗震能力;预制试件抗震性能与现浇试件基本相同,实现了阻尼器改善预制框架节点抗震性能目标.     

装配式混凝土框架浆锚中节点抗震性能试验研究

为了研究装配式混凝土框架浆锚中节点的抗震性能,推动预制拼装技术的应用发展,本文设计制作了装配式浆锚中节点试件和作为对比的现浇整体中节点试件。采用低周往复循环加载试验,研究了装配式节点与现浇节点在破坏形态、滞回特性、耗能能力,延性性能等性能指标。结果表明:装配式浆锚连接中节点与现浇整体节点的承载力和位移延性相近,但裂缝分布、钢筋应变规律及核心区剪切变形等方面存在差异。灌浆套筒、后浇区以及钢筋孔影响装配式节点的塑性铰和节点核心区的抗震性能,在设计时应充分考虑。     

钢筋套筒挤压连接装配整体式梁柱中节点抗震性能试验研究

为研究钢筋套筒挤压连接的装配整体式叠合梁-预制柱中节点的抗震性能,进行了2个装配整体式中节点和1个现浇中节点试件的拟静力试验,观察其破坏现象,研究其滞回性能、承载力、变形能力及钢筋应变发展过程。结果表明：所设计的核心区剪切破坏和梁端弯曲破坏节点均实现了预期的破坏形态;核心区剪切破坏的装配整体式梁柱节点与现浇对比节点的破坏过程、裂缝分布基本一致,滞回曲线、承载力、刚度、变形、耗能等性能指标基本相同;核心区剪切破坏、梁端弯曲破坏的装配整体式梁柱中节点的承载力试验值与相应的规范公式计算值的比值分别为1.62、1.31,等效极限层间位移角分别为1/26和1/27;试验结束后,凿开混凝土发现套筒没有出现裂纹,钢筋在套筒内未见滑移,套筒挤压接头可有效传递钢筋拉、压力。     

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。     

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。     

不同轴压比下装配整体式地铁车站拼装柱抗震性能试验研究

为评价装配整体式地铁车站预制拼装柱的抗震性能,以北京某装配整体式地铁车站为研究背景,设计并制作了3个足尺预制拼装中柱和3个作为对比的足尺现浇整体中柱。采用低周往复循环加载对其进行试验,研究中柱在不同轴压比(0.2,0.5,0.85)下的破坏形态、滞回特性、承载力、变形能力、耗能性能以及适宜轴压比等。试验结果表明:随着轴压比的增大,预制拼装柱和现浇整体柱的水平承载力提高,变形能力和耗能性能逐渐降低。相同轴压比下,预制拼装柱和现浇整体柱的破坏过程相似,但预制拼装柱的塑性铰上移;轴压比为0.2时,预制拼装柱的变形能力低于现浇整体柱的变形能力;轴压比为0.5,0.85时,预制拼装柱的变形能力优于现浇整体柱的变形能力,尤其是轴压比为0.5时预制拼装柱的变形优势最为明显。预制拼装柱的耗能性能随着轴压比的增加而降低,且相对于现浇整体柱的耗能性能显著降低。预制拼装柱的位移延性系数是现浇整体柱的位移延性系数的1.16～1.33倍。随着轴压比的增加,两者的位移延性系数逐渐降低,但预制拼装柱的位移延性系数降低程度明显快于现浇整体柱的位移延性系数降低程度。基于相同轴压比下试件的承载能力和变形能力,建议预制拼装柱的适宜轴压比为0.5。     

高轴压比装配整体式预应力混凝土框架中节点抗震性能试验研究

装配整体式预应力混凝土框架中节点由预制柱、预应力T形叠合梁和现浇节点核心区组成,其中,预应力T形叠合梁采用穿过节点核心区的后张预应力筋（全黏结和部分黏结）。对2个高轴压比（0.68）装配整体式预应力混凝土框架中节点和1个现浇对比中节点足尺模型进行了低周反复荷载试验。试验结果表明：试件均发生梁端弯曲破坏,柱纵筋和核心区箍筋未屈服;试件滞回曲线均较饱满,表现出较好的耗能能力;3个试件的刚度退化规律基本一致,残余变形较小,变形恢复能力良好;与现浇对比中节点试件和全黏结预应力中节点试件相比,部分黏结预应力中节点试件的承载力分别高6%和1.5%,位移延性系数分别高11.8%和17.6%。     

装配整体式地铁车站侧墙底节点抗震性能研究

为了评价装配整体式地铁车站整体抗震性能,以北京金安桥装配整体式地铁车站为背景,设计制作了一个足尺预制拼装侧墙底节点和一个作为对比的足尺现浇侧墙底节点。采用低周循环加载试验,研究了预制拼装侧墙底节点的破坏形态、滞回特性、承载力、变形能力、耗能性能以及套筒灌浆连接接头受力状态等指标。试验结果表明：预制拼装侧墙底节点与现浇侧墙底节点的承载力和变形能力基本相当,但耗能性能显著降低|两者的破坏形态明显不同,现浇侧墙底节点的裂缝发展比较充分,分布均匀密集,而预制拼装侧墙底节点的裂缝相对集中,其主要分布在刚度突变处以及弯矩最大截面。与现浇侧墙底节点相比,预制拼装侧墙底节点的初始刚度较大,但加载后期,其刚度显著降低。另外,基于灌浆套筒接头在构件中的受力状态分析,对灌浆套筒提出了一种等效抗弯刚度简化处理方法并对两种不同连接方式的侧墙底节点进行了数值分析,其破坏形态和骨架曲线与试验结果吻合较好,验证了该方法的合理性。     

预应力型钢混凝土梁-钢管混凝土叠合柱框架节点抗震性能试验研究

为研究预应力型钢混凝土梁-钢管混凝土叠合柱框架节点的抗震性能和破坏机理,开展了3个施加预应力及1个未施加预应力型钢混凝土梁-钢管混凝土叠合柱组合框架节点在柱顶水平荷载下的低周往复加载试验,考察了组合框架节点在不同预应力水平和轴压比下的破坏过程及破坏形态,研究了节点的承载力、刚度、延性、耗能能力及变形性能,分析了节点核心区箍筋和钢管、梁端纵筋和型钢翼缘、以及柱端纵筋和钢管的应变变化规律。研究结果表明:预应力节点试件均发生梁端先受弯破坏、核心区后剪切破坏的混合破坏模式,而非预应力节点试件仅发生了梁端弯曲破坏;组合框架节点水平荷载-位移滞回曲线饱满,具有良好的耗能能力和延性;预应力水平的增加能延缓梁受拉区裂缝的产生,并提高了节点试件的水平承载力;轴压比对节点试件水平承载力的影响有限,但会在一定程度上降低节点试件的延性和耗能能力;预应力水平和轴压比的增加均降低了节点核心区的剪切变形。研究结果可为此类新型结构在地震区的推广应用提供技术支撑。     

地震作用下刚接全边界整体预制楼板现浇梁节点受力性能试验研究

为了研究刚接全边界整体预制楼板现浇梁节点在地震作用下的受力性能,对两个普通整体现浇节点试件和两个刚接全边界整体预制楼板现浇梁节点试件进行了试验研究,对试件的试验现象、变形、应变和耗能能力进行了分析和对比,探讨了刚接全边界整体预制楼板现浇梁节点的破坏形态、滞回性能、延性等受力性能。试验结果表明:预制梁板节点试件的位移、延性系数和受力性能与现浇梁板节点试件相近,两者的累积耗能在各个阶段基本吻合,由此可得刚接全边界整体预制楼板现浇梁节点试件具有良好的延性性能和耗能能力,在地震作用下的受力性能良好。     

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。     

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试验。考察各节点的破坏模态、滞回曲线、骨架曲线、承载能力、强度退化、刚度退化、耗能能力和延性等抗震性能指标,通过预制装配式损伤可控钢质节点的2次试验抗震性能指标,探讨其震损后可恢复功能的工作性能。结果表明：预制装配式损伤可控钢质节点的破坏集中在钢质铰中可更换削弱型约束钢板阻尼器上;装配式节点破坏模态、损伤程度可控,具有良好的承载能力、耗能能力和延性等抗震性能;第2次试验中装配式节点前期刚度有所下降,但后期各项抗震性能与第1次试验基本一致,表明装配式节点在震损后其功能可恢复。     

预制再生块体混凝土板-梁连接的受弯性能研究及其工程应用

为提高装配式混凝土结构中预制板、梁的现场施工效率,提出了带外伸齿条的预制板。开展了4个预制装配再生块体混凝土板-梁试件和2个整浇再生块体混凝土板-梁试件的受弯试验,考察了制作方式、板厚及外伸齿条数量对板-梁连接负弯矩区受弯行为的影响,并在某办公楼建筑中对该板-梁连接技术进行了试点应用。试验结果及工程实践表明：预制装配板-梁试件的最大裂缝出现位置与整浇板-梁试件不同;预制装配板-梁试件的极限荷载要高于整浇板-梁试件,但板端外伸齿条数量对极限荷载影响很小;相比于整浇板-梁试件,板厚增加对预制装配板-梁试件极限荷载的提高幅度偏小;与传统预制板、梁的现场拼装相比,带外伸齿条的预制板与预制梁拼装时无需板下临时支撑,可提高施工效率,节省施工成本。     

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。     

装配式异形柱节点抗震性能试验研究

为了研究新型装配式异形柱节点的抗震性能,更好地推广新节点应用于实际工程,设计制作并进行了2组异形柱节点的拟静力试验。通过观察4个试件的裂缝开展破坏过程,分析每个试件位移、刚度、强度和耗能等抗震指标。结果表明:装配边柱节点与现浇节点的破坏过程和类型基本一致,而两个中柱节点的破坏过程及类型有明显区别;纵筋采用直螺纹套筒和灌浆套筒连接均能够有效传递双向应力,实现钢筋与混凝土的有效传力;叠合板滑移影响装配节点承载力;装配节点的刚度比现浇节点稍低,但因较早屈服,破损位移相近,延性变形优于现浇节点,能够满足基于性能设计的框架结构层间位移角限值2%(生命安全(LS)性能)要求。     

轻质装配式叠合楼板拼接处受力性能试验研究

提出了一种轻质装配式叠合楼板,由压型钢板、带桁架钢筋轻质陶粒混凝土预制层及普通混凝土现浇层三部分组成,在拼接处增设构造钢筋并用栓钉将楼板与钢梁焊接。分析了各级加载下试件在拼接处的抗弯承载力、挠度以及裂缝等力学性能指标。结果表明,拼接处的构造措施能有效提高叠合楼板的承载力和变形能力;与普通叠合楼板相比,该种楼板具有自重低、承载力高、延性好及施工效率高等特点,具有广阔的应用前景。