矩形钢管柱-H形梁外加劲铸钢模块节点抗震性能试验研究

对矩形钢管柱-H形梁连接外加劲铸钢模块节点进行概念设计,并对该新型节点实施了循环往复加载的足尺试验,考虑了不同柱轴压比对节点抗震性能的影响。研究表明,提出的外加劲铸钢模块节点具有优良的延性、稳定高效的耗能能力、较大的承载力、合适的刚度,能充分利用节点域稳定剪切塑性耗能。经分析验证,现行节点域极限承载力公式经修正后可适用于外加劲铸钢模块节点;通过控制梁与节点域的相对强弱,可实现对节点屈服时序的控制。     

钢结构箱形柱与梁异形节点力学性能分析

通过控制轴压比和梁高比,对6个钢结构箱形柱与梁异形节点模型进行拟静力试验,研究了钢结构异形节点的滞回曲线及其破坏特征,分析了钢结构异形节点的延性、极限承载力、强度与刚度退化、耗能能力等力学性能。结果表明:钢结构箱形柱与梁异形节点的抗震性能较好;位移延性系数在2.02～2.66之间,能够满足弹塑性极限变形的要求;节点域的耗能能力很强,小核心区耗能是节点耗能的主要方面;所有试件在层间位移角超过极限位移角时,强度与刚度无显著退化。     

薄壁方钢管混凝土柱-空心钢管梁加腋节点抗震性能试验研究

以轴压比为主要考察参数,对4个1∶1足尺模型的薄壁方钢管混凝土柱-空心钢管梁加腋节点进行低周反复荷载试验。通过试验观察其受力过程和破坏形态,得到梁端荷载-位移滞回曲线和骨架曲线,并分析节点的刚度退化、延性和耗能能力。结果表明:加腋板增强了节点域刚度,避免了焊接区域板件的脆性断裂,节点破坏由梁的局部屈曲引起,塑性铰形成于梁上并远离节点区域,柱和节点域基本完好,较好地满足了"强柱弱梁,节点更强"的抗震设计要求;试件的滞回曲线较饱满,延性系数为2.00~2.70;随着位移幅值的增加,试件的耗能能力不断提高,耗能性能良好;试件的极限承载力、延性及耗能能力等随轴压比增大无明显变化。     

冷弯超薄壁C型钢墙梁节点抗震性能试验研究

对3个冷弯超薄壁C型钢组合墙体与组合楼盖连接的墙梁节点足尺试件进行拟静力试验,讨论不同墙架柱截面、不同轴压比对墙梁节点承载力、耗能能力的影响,得到了各节点的破坏特征、承载力特征值、延性和耗能系数。结果表明:墙架柱截面对冷弯超薄壁C型钢墙梁节点的抗震性能影响较大,C160mm×40mm×10mm×1mm截面试件的承载力是C89mm×44.5mm×12mm×1mm截面试件的1.5倍,延性系数约1.1倍。轴压比对冷弯超薄壁C型钢墙梁节点的抗震性能影响明显,0.4的轴压比下C160mm×40mm×10mm×1mm截面试件的承载力是0.2的轴压比时的2/3,延性系数约1/2。     

圆形截面组合柱-钢梁框架节点反复加载性能试验研究

本文以北京LG大厦塔楼为工程背景,采用6个大尺寸试件,对钢梁和钢骨混凝土圆柱组成的框架节点进行了低周反复加载试验。试件包括按“弱梁强柱强节点”设计和“强梁强柱弱节点”设计两种情况。前者发生梁铰型破坏,节点核心区始终基本完好,试件承载力由梁端承载力控制,延性和耗能均满足要求。后者虽发生节点核心区破坏,但其性能明显好于钢筋混凝土框架节点,能满足抗震基本要求;当轴压比从0.16提高到0.32时,节点核心区强度有所提高;在节点附设柱面承压板(FBP板)可提高承载力、延性和耗能能力。在钢骨上焊接栓钉的构造措施可避免粘结破坏。     

基于螺栓连接的新型钢筋混凝土框架装配式节点抗震性能研究

基于拟静力试验,研究基于螺栓连接的新型钢筋混凝土(RC)框架装配式节点的抗震性能,并与装配整体式混凝土结构框架节点进行对比,分析破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、位移和延性、刚度与承载力退化及耗能等指标,以及轴压比对新型节点抗震性能的影响。研究表明:新型节点相对于装配整体式节点,承载力降低19%,延性降低16. 7%,承载力与刚度退化加快,但具有更好的耗能能力;新型节点的破坏形式均为梁端受弯破坏;当轴压比小于0. 4时,增大轴压比可提高新型节点的初始刚度与承载力,但会降低延性及耗能能力,并加快刚度和承载力退化。     

T形钢管再生混凝土柱-钢梁框架节点抗震性能试验研究

为研究T形钢管再生混凝土柱-钢梁框架节点的抗震性能,取再生骨料取代率为100%,根据现行规范制作了3个节点试件模型并进行了拟静力试验。研究轴压比对节点抗震性能的影响,观察节点在加载全程中的破坏过程,分析滞回曲线、骨架曲线、延性、刚度退化、耗能能力及核心区剪切变形等抗震性能指标。结果表明:节点的破坏形态大体相似,表现为钢梁出现塑性铰的局部屈曲破坏,满足了"强柱弱梁、强节点弱杆件"的抗震设计要求;轴压比对节点的极限承载力和延性有一定影响,轴压比越大,节点的极限承载力越高,但延性和耗能能力会降低,且刚度退化越严重;节点的滞回曲线饱满、具有良好的抗震性能,可在抗震设防区及其他地区推广该类节点的使用。     

传统风格建筑混凝土梁-柱节点承载力 影响参数灰色关联分析

为研究传统风格建筑混凝土梁-柱节点的破坏特征及力学性能,进行了2个节点试件的动力循环加载试验,包括1个传统风格建筑混凝土双梁-柱节点试件和1个单梁-柱节点对比试件,获得了试件的恢复力特征曲线。基于试验研究结果,采用ABAQUS软件建立试件三维有限元模型,在验证模型结构合理性的基础上,结合灰色系统理论的关联分析方法,以轴压比、混凝土强度、上下梁间距及配箍率等关键参数为关联因子,对影响传统风格建筑混凝土梁-柱节点承载力的关键参数进行关联度计算,得出了各参数对其承载力影响权重排序。结果表明:相对于单梁-柱节点,传统风格建筑混凝土双梁-柱节点承载力及耗能能力较高,滞回曲线更饱满,但其位移延性略小于单梁-柱节点; 总体上,传统风格建筑混凝土梁-柱试件节点域的变形及耗能能力较强,抗震性能良好; 传统风格建筑混凝土梁-柱节点承载力关键影响因素的权重依次为混凝土强度、配箍率、型钢强度、轴压比; 所得结论为传统风格建筑力学性能及承载力计算的进一步研究提供了新思路。     

新型薄壁方钢管混凝土梁柱节点拟静力试验研究

以轴压比为主要变化参数,对两种类型共4个1∶1足尺模型的新型薄壁方钢管混凝土梁柱节点进行了拟静力试验。试验观察了试件的受力过程和破坏形态,得到了梁端荷载-位移滞回曲线和骨架曲线,并对比分析了试件的刚度退化、延性和耗能能力。结果表明:两种节点破坏均属于延性破坏,破坏时C型钢梁发生平面外屈曲,形成塑性铰,钢梁下翼缘、腹板与柱焊接处拉裂,钢管混凝土柱-空钢管梁节点还在空心钢管梁上出现塑性铰;随着轴压比的增大,空钢管柱-空钢管梁节点初始刚度变化不大,而钢管混凝土柱-空钢管梁节点刚度有所减小,两种节点的延性均明显降低,极限承载力也有所下降,其中钢管混凝土柱-空钢管梁节点下降幅度更大。至于钢管混凝土柱-空钢管梁节点刚度则明显大于空钢管柱-空钢管梁节点,且滞回曲线较饱满,在极限承载力、延性和耗能指标等方面均优于空钢管柱-空钢管梁节点。     

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。     

钢管混凝土异形柱与U形钢-混凝土组合梁穿心式连接抗震性能试验研究

为研究异形钢管混凝土柱与U形钢-混凝土组合梁穿心式连接的破坏特征和抗震性能,进行了3个足尺边节点试件低周反复循环加载试验,试验参数为节点域构造和轴压比,考察了试件的受力过程及破坏特征,分析了节点的荷载-位移滞回曲线、承载力、刚度和强度退化性能、耗能能力以及延性等力学指标。研究表明：该类型连接的典型破坏形态为节点域钢管柱壁鼓屈、节点域连接槽钢拉裂和组合楼板压溃;试件的滞回曲线较饱满;3个试件的层间位移延性系数μ为1.43~2.02,弹性层间位移角θy为1/62~1/48,弹塑性层间位移角θu为1/39~1/30,等效黏滞阻尼系数ξeq为0.140~0.170,节点的变形能力较好,也具有一定耗能能力;梁底布置贯穿节点域的钢筋能提高节点正向的承载力和刚度;提高轴压比可以提高该类型节点的耗能能力。     

考虑竖向加劲肋作用的H形梁柱节点试验研究

针对我国现行钢结构设计规范对H形梁柱节点域厚度的要求未考虑竖向加劲肋作用,设计了2组4个平面中柱节点试件,进行拟静力试验,分析竖向加劲肋对节点破坏模式、承载力、刚度、延性、耗能能力等性能的影响。试验研究表明：试件滞回曲线形状稳定,节点域屈曲后曲线有捏拢现象,但承载力无明显下降,延性良好;竖向加劲肋对试件刚度、承载力和延性影响很小,但耗能能力增加、平面外变形减小、剪切屈曲性能明显改善,与具有相似节点域等效宽厚比的未设置加劲肋试件相比,延性相当,但耗能能力更好。根据研究结果提出了设置竖向加劲肋节点的等效宽厚比计算方法,建议将现行规范中节点域等效宽厚比不小于90的限值放宽到加劲节点域等效宽厚比不小于90。     

预应力型钢混凝土梁-钢管混凝土柱节点抗震性能试验研究

通过5个试件的低周反复荷载试验,对预应力型钢混凝土(PSRC)梁-钢管混凝土(CFT)柱节点的受力过程、破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、强度与变形特征值、延性、变形恢复能力、刚度退化、耗能能力等抗震性能进行了较为系统的研究,对预应力、轴压比、预应力筋穿越钢管壁的成孔方法（先成孔与后成孔）等因素对节点抗震性能的影响进行了分析。研究结果表明：PSRC梁-CFT柱节点发生了节点核心区剪切破坏;节点核心区水平剪力-剪切变形滞回曲线较丰满,但在大变形阶段有一定的捏拢效应;各试件节点核心区的极限剪切变形介于28.60×10^-3~60.90×10^-3 rad,剪切变形延性系数则介于4.72~6.69;各试件节点核心区的剪切刚度退化规律基本一致;施加预应力及后成孔方法对节点核心区受剪承载力有一定的有利影响,但施加预应力对节点核心区剪切变形能力及剪切变形延性不利;当轴压比n从0.2增至0.4时,节点核心区受剪承载力提高16.62%,而轴压比n从0.4增至0.6时,节点核心区受剪承载力仅提高1.09%。     

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。     

低周反复荷载下型钢高强混凝土柱受力性能试验研究

通过20个混凝土强度为65.3～84.9MPa的型钢高强混凝土柱的低周反复加载试验,研究型钢高强混凝土柱在压、弯、剪共同作用下的破坏形态和抗震性能。试验中考虑剪跨比、轴压比、配箍率、混凝土强度4个参数的影响,由试验获得型钢高强混凝土柱的主要破坏形态和滞回曲线,分析各参数对构件延性、滞回特性、耗能性能以及承载力衰减的影响。结果表明,与型钢普通强度混凝土柱一样,在压、弯和反复剪力共同作用下,型钢高强混凝土柱的破坏形态主要为弯曲型破坏、剪切黏结破坏、剪切斜压破坏,破坏形态主要与剪跨比有关;箍筋能显著提高大剪跨比试件的延性和耗能能力,但对小剪跨比试件的延性与耗能性能改善有限;随着轴压比与混凝土强度的提高,试件的承载力衰减速度加快,后期变形能力减小,抗震性能越来越差;与钢筋混凝土柱相比,型钢高强混凝土柱的等效阻尼比远大于前者,耗能能力强,抗震性能好;提出型钢高强混凝土柱位移延性系数的计算公式,公式的计算结果与试验结果符合较好,可供工程设计应用参考。     

斜向受力十字形钢管混凝土柱抗震性能试验研究

为研究十字形钢管混凝土柱在斜向受力下的抗震性能,以加载角度(0°和45°)、混凝土强度等级(C50和C70)、轴压比(0、0.25和0.5)以及是否设置加劲肋为试验参数,进行了9根十字形钢管混凝土柱在往复荷载作用下的试验研究,获得了柱的破坏形态、水平荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、延性、累积耗能、变形等特性,分析了不同参数对柱抗震性能的影响规律。并建立了十字形钢管混凝土柱的有限元模型,有限元分析结果与试验结果吻合良好。试验结果表明:十字形钢管混凝土柱具有较好的滞回性能,所有柱的位移延性系数均高于3.5;轴压比对十字形钢管混凝土柱的抗震性能影响较大,轴压比越大,柱承载力越低,刚度退化越快,延性和耗能能力也越差;随着混凝土强度的增加,柱承载力增加,轴压比较大时,混凝土强度越高,延性下降越明显;内部间断焊接加劲肋的柱比未设置加劲肋柱的承载力提高约8%,但延性和耗能能力提高不大;加载角度为45°柱的滞回性能稍优于0°的柱。     

钢管超高强混凝土柱拟静力试验

以轴压比、含钢率和长径比为参数,进行了11根钢管超高强混凝土柱拟静力试验,分析了试件荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能以及强度和刚度退化等抗震性能指标。结果表明:随着轴压比增大,极限承载能力和延性降低,试件耗能能力减弱,强度和刚度退化程度增强; 随着含钢率增大,弹性刚度、极限承载力以及延性呈增大趋势,耗能能力增强,强度和刚度退化程度减弱; 随着长径比增大,弹性刚度、极限承载力以及延性都呈减小趋势,整体耗能能力减弱,强度和刚度退化程度增强; 受适用材料范围的限制,目前规程中的抗弯刚度和极限弯矩计算方法并不适用于钢管超高强混凝土结构,计算结果偏差较大,有必要对其进行适当修正,以期适用于该类结构抗弯刚度和极限弯矩计算。     

沿翼缘加载的型钢混凝土T形柱抗震性能试验及有限元分析

型钢混凝土T形柱截面不规则,沿腹板和翼缘两个主轴方向的受力性能差异较大。为研究实腹式型钢混凝土T形柱沿翼缘方向的抗震性能,对10个缩尺比为1∶2不同参数下的T形柱进行了水平加载试验。考虑了加载制度、轴压比和配钢率的影响,观察了T形柱的受力过程,分析其破坏形态及水平荷载-位移曲线、承载力、刚度、侧移角、延性、耗能能力等抗震性能指标。在此基础上,采用OpenSees对T形柱进行了有限元模拟,计算结果与试验结果吻合较好,进而分析了型钢的应力变化规律和P-δ效应对滞回性能的影响。结果表明：地震作用下,剪跨比为2.5的实腹式型钢混凝土T形柱沿翼缘方向发生弯曲破坏;不同的加载制度下,T形柱呈现出不同的破坏形态;滞回曲线饱满、对称、呈梭形,承载力稳定,耗能能力强;位移延性系数均大于5,破坏时侧移角介于1/16~1/10,显示出良好的延性和抗倒塌能力;加载循环次数越多,T形柱的延性越差;轴压比越大,刚度退化越快,延性和耗能能力越差;配钢率越大,T形柱的刚度退化越缓慢,延性和耗能能力变化较小;P-δ效应使得试件的承载力降低,但耗能能力发挥更充分。     

钢板混凝土组合剪力墙轴压比影响研究

钢板混凝土组合剪力墙的抗震性能与轴压比关系密切。采用Marc有限元软件对不同轴压比的钢板混凝土组合剪力墙进行了弹塑性分析,以考察轴压比对钢板混凝土组合剪力墙的抗侧刚度、滞回性能、耗能能力、变形能力以及承载力的影响,并对其分析模型进行了试验验证。研究结果表明：钢板混凝土组合剪力墙正截面承载力随轴压比变化,当轴压比为0.4时,承载力达到最大值;当轴压比在0.2～0.4范围时,钢板混凝土组合剪力墙变形能力最大,耗能能力最强;当轴压比超过0.6时,其变形能力下降,延性减小,耗能能力减弱;轴压比对钢板混凝土组合剪力墙的初始刚度有一定影响,伴随着往复加载,墙体抗侧刚度不断减小。研究中为了验证有限元分析结果的可靠性,进行了钢板混凝土组合剪力墙压弯受力缩尺模型试验。有限元数值模拟结果与缩尺模型试验结果比较接近,而按照JGJ 138-2012《组合结构设计规范》（报批稿）和纤维模型计算得到的钢板混凝土组合剪力墙正截面承载力偏于保守。为了保证钢板混凝土组合剪力墙良好的抗震性能,在实际工程中构件的轴压比设计值不宜过高。