基于水泥基复合材料连接的装配式框架节点抗震性能试验研究

为研究采用水泥基复合材料(ECC)连接的装配式框架梁柱节点的抗震性能,对3个ECC连接框架节点试件和1个对比用普通混凝土框架节点试件进行低周反复荷载试验,分别研究现浇区材料、现浇区长度以及现浇区钢筋连接方式对节点抗震性能的影响。试验结果表明:使用ECC替代普通混凝土能显著提高试件的延性及耗能能力;增大ECC连接段的长度能有效提高试件的延性和耗能性能,当ECC现浇区长度增长100 mm时,耗能能力提高了20%;采用套筒连接的装配式节点具有较好的抗震性能,而采用焊接连接的装配式节点在低周反复荷载作用下很快断裂,所以在工程中不宜采用。     

装配式混凝土U型钢筋环扣连接技术应用研究

研发了一种装配式混凝土U型钢筋环扣连接技术,对采用4种不同连接方式的试件进行拟静力试验,观察试验现象及破坏形态,分析各种连接的刚度、延性、滞回性能、耗能能力等。结果表明:U型环扣连接节点的承载力较现浇节点有很大程度提高,且连接部位破坏时钢筋未达到屈服,尚有较大优化空间; 采用90°弯锚连接节点的搭接钢筋在往复荷载作用下的承载力等同于现浇节点,在延性、刚度退化、耗能能力等方面比现浇节点和U型环扣搭接方式差一些,未能在混凝土中实现有效锚固,混凝土压碎时搭接钢筋未屈服; 采用U型环扣搭接方式虽然在延性方面较现浇节点差,但是承载力和刚度退化方面表现均优于现浇节点; U型环扣连接方式的试件存在钢筋排布密集的问题,混凝土对钢筋的握裹能力较弱,搭接区域的混凝土较早损伤破坏; 对比一次性搭接方式,U型环扣分批搭接方式对混凝土的局部损伤更小,连接的延性和耗能能力更优; 采用分批搭接方式的构件受力钢筋在搭接处为受拉屈服,滞回环饱满,受力状态良好,是提高U型环扣连接的有效措施之一。     

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。     

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。     

钢框架内填预制带竖缝钢筋混凝土剪力墙抗震性能试验研究

为改进钢框架内填预制带竖缝钢筋混凝土剪力墙的抗震性能,将耳板引入钢框剪与内填墙的连接中。通过2个两层单跨缩尺比为1∶3的钢框架内填预制带竖缝钢筋混凝土剪力墙模型试件的拟静力试验研究,考察了耳板连接的可靠性和内填墙裂缝的开展与结构变形能力,分析了结构的破坏机理、滞回性能、刚度退化、变形及延性和耗能能力等。试验结果表明：抗剪连接件(U形筋)在梁柱节点上下耳板的连接处未发生破坏,耳板连接具有可靠的工作性能;钢框架带竖缝剪力墙结构具有良好的延性,平均位移延性系数大于3;内填墙的承载力由竖缝根部的剪切破坏控制。     

桁架钢筋混凝土叠合板-钢梁节点抗震性能研究

混凝土叠合板与钢梁组成的楼盖体系,在地震作用时是否会发生楼板掉落是工程师关心的问题。为此进行了桁架钢筋混凝土叠合板和整浇板与钢梁栓钉连接节点试验。通过施加板面内横向低周反复荷载,获得了两种形式节点的横向抗剪承载力、破坏形态、滞回曲线、位移延性、耗能能力。试验表明两种不同板型节点的横向抗剪承载力、位移延性及耗能能力基本相同,延性系数均小于2。破坏形式为板与栓钉连接处混凝土压碎,同时栓钉发生很大的剪切变形。横向抗剪承载力小于《钢结构设计规范》(GB 50017—2003)的理论计算值,但远大于楼面重力荷载代表值所产生的横向地震作用,故地震时桁架叠合板不会掉落。节点区预制板与后浇混凝土交界侧面应采取构造措施加强连接。     

底部预留后浇区钢筋搭接的装配整体式剪力墙抗震性能试验研究

通过在预制剪力墙底部预留混凝土后浇区，上、下层墙体竖向分布钢筋在此区域内搭接连接，在此区域外支腿范围内的纵向钢筋采用套筒灌浆连接，形成装配整体式剪力墙结构。为研究该类剪力墙的抗震性能，设计了5组共15片装配整体式足尺剪力墙，对其进行拟静力试验。研究表明：装配整体式剪力墙为典型的弯剪破坏模式；底部预留混凝土后浇区上方的水平接缝和墙底水平接缝开裂并贯通，在试验过程中竖向接缝未开裂，当轴压比较大或剪跨比较小时，底部后浇区角部混凝土会产生压溃或剥落现象；装配整体式剪力墙的破坏模式以及滞回特征、承载力、延性、刚度退化情况等指标与对应的现浇试件基本一致，水平承载力相差不超过5.7%，位移延性系数不低于4.1，极限层间位移角均在1/87以上，呈现良好的整体性能和抗震性能。     

半刚性连接钢框架-非加劲钢板剪力墙结构性能研究

半刚性连接钢框架-非加劲钢板剪力墙结构弥补了传统抗弯钢框架侧向刚度不足的缺点,为采用更加经济的半刚性节点提供了可能。为研究不同梁柱连接刚度对双体系结构抗震性能的影响,完成了3个单跨两层不同梁柱连接刚度试件的水平低周往复加载试验研究,系统分析了三者的整体性能和破坏模态,拟从承载力、刚度、延性、耗能、整体性能和节点性能六个方面对双体系的节点刚度与墙体的匹配效果进行评价。结果表明:在半刚性框架内设置钢板墙能较大程度提高结构的极限承载力与侧向刚度;结构具有理想的屈服顺序,内填板在加载初期非常有效。屈服区域延伸至整个墙体时,附加荷载将基本上由边缘构件承担,试件破坏主要由内填板的屈服和框架柱的弯扭失稳控制;节点刚度退化小,且内填板的设置缓解了节点区自身的延性要求,梁柱连接形式对试件的抗侧刚度和整体强度的影响不大,降低连接刚度有利于提高试件延性和耗能能力。     

复合齿槽U型筋搭接连接装配式剪力墙抗震性能试验研究

复合齿槽U型筋搭接连接装配式混凝土剪力墙由预留复合齿槽区预制墙体、暗柱及上下层墙体U型筋连接节点组成。为研究该装配式剪力墙的抗震性能,通过1个现浇和3个预制剪力墙试件的低周反复加载试验,对比分析了各剪力墙的破坏形态、滞回特性、承载力、延性、刚度退化和钢筋应变。结果表明：所有剪力墙破坏形态均为暗柱纵筋压屈、墙体两侧底部混凝土压碎剥落的压弯破坏;采用双填料口能够保证复合齿槽后浇区混凝土的密实度,复合齿槽区形成的暗梁对墙体底部具有强化作用;剪力墙竖向分布钢筋采用U型筋在复合齿槽区搭接连接能够有效传递钢筋应力;相同轴压比条件下,预制剪力墙承载力约为现浇剪力墙的90%;预制剪力墙的极限位移角为1/72~1/51,平均位移延性系数均大于5;同一位移下,预制剪力墙的累积耗能略大于现浇剪力墙。可采用GB 50010—2010中建议公式计算复合齿槽U型筋搭接连接装配式剪力墙的压弯承载力,计算结果偏于安全。     

后浇高韧性水泥基复合材料预制混凝土节点有限元分析

以后浇高韧性水泥基复合材料(ECC)的新型预制混凝土装配式节点试验为基础,采用有限元软件ABAQUS,对其加载全过程进行了非线性模拟,并将模拟结果与试验结果对照,吻合较好;在此基础上,利用该有限元模型,对后浇普通高强混凝土的装配式节点进行了分析,并与后浇ECC材料节点对比。结果表明:采用工程水泥基复合材料ECC作为后浇材料,能够有效增强节点区域的耐损伤能力,减小震后修复费用,同时也提高了节点的延性和耗能性。     

节点区外包钢管穿筋式预制装配式混凝土梁柱节点抗震性能试验研究

梁柱节点的连接方式是影响装配式混凝土框架结构抗震性能的关键。为实现装配式结构现场高效施工并保证其抗震性能良好,提出一种节点区设置外包钢管和对拉钢筋的装配式梁柱节点。通过改变外包钢管厚度和补强板构造方式,设计制作4个足尺中节点梁柱组合体进行低周往复加载试验,深入探讨该类型节点的滞回性能、延性、刚度退化和耗能能力等抗震性能指标。结果表明：随着外包钢管厚度增大,梁端塑性铰向远离节点核心区方向发展;梁柱组合体的破坏现象主要表现为柱边缘混凝土压碎脱落、外包钢管鼓起变形及短钢梁段翼缘屈曲变形;梁端荷载-位移滞回曲线较为饱满,在往复荷载作用下有较好的延性和耗能能力;增大外包钢管厚度能明显提高承载力和耗能能力但延性会降低,补强板的设置有益于提高延性和耗能能力但对承载力影响不大。建立了该形式节点梁端受弯承载力计算方法,计算结果与试验结果比较吻合,可为该形式节点的工程应用提供参考。     

钢框架加强型节点抗震性能试验研究及有限元分析

为探讨加强板构造形式对节点抗震性能的影响,针对盖板、翼缘过渡板、腋板以及肋板等4种不同构造形式加强型节点进行试验及有限元分析,对其承载力、荷载-位移滞回性能、塑性变形能力、耗能、破坏形态等进行研究。结果表明:在低周循环荷载作用下,4种不同构造形式的节点试件均形成塑性铰并远离梁柱连接焊缝位置,塑性铰处的梁翼缘和腹板均产生较大塑性变形,耗能效果明显,达到塑性铰外移设计要求,梁柱节点焊缝没有出现脆性破坏。加强板的构造形式对节点承载力、延性及耗能能力有较大的影响,腋板及肋板加强节点试件的承载力高于盖板和翼缘过渡板加强型节点,而后两种节点的延性和耗能能力大于前两种节点。设计中应综合考虑加强板构造形式对节点抗震性能影响。综合比较试验及有限元分析结果可知,翼缘过渡板、腋板加强型节点具有较高的承载力以及较好的延性和耗能能力,建议在高烈度抗震设防区使用。     

蜂窝门式刚架Γ形节点受力性能研究

采用ABAQUS有限元软件对12个Γ形节点试件进行低周往复荷载作用下的模拟,以研究Γ形节点不同扩张比、节点连接形式、开孔距离等因素对试件的破坏形式、滞回性能、骨架曲线、刚度退化、延性性能、耗能性能、节点域承载力的影响规律,并且对其中的2个试件进行了同条件试验研究,试验结果与模拟分析结果吻合较好。结果表明:随着试件扩张比的增加,试件的承载力和刚度增大,耗能能力和延性随之降低;随着开孔距离的增加,试件的承载力和刚度增大,耗能能力和延性也增大;端板竖放试件的承载力和刚度较端板平放试件要大,但端板平放试件的延性较端板竖放试件更好。     

冷弯C型钢节点抗震性能的研究与分析

对冷弯C型钢框架节点的抗震性能进行试验研究与分析.为研究节点板厚度和螺栓间距两因素对节点抗震性能的影响,设计4个不同节点板厚度及螺栓间距的T形梁柱节点试件.试件具体构造为:梁柱均采用双肢冷弯C型钢,梁柱之间以热轧钢板内插作为节点板,梁柱均在腹板处用4个高强螺栓与节点板连接.通过加载试验,发现4个试件都为冷弯型钢的受弯承载力破坏,并得到节点在循环荷载作用下的M-ψ和P-△滞回曲线,对节点的破坏机理、承载力退化、刚度退化.延性及耗能性能进行相应的探索性分析.试验结果表明:该种构造的节点具有抗弯承载力高、承载力退化稳定、如初始刚度大则刚度退化严重、耗能性能好、延性差的特点.     

方钢管混凝土柱-外包U形钢混凝土组合梁节点抗震性能试验研究

为了研究外包U形钢混凝土组合梁和方钢管混凝土柱连接节点的抗震性能,进行了5个外包U形钢-混凝土组合梁与方钢管混凝土柱连接节点的拟静力试验,包括2个外环板节点和3个内隔板节点。通过研究节点试件破坏模式、滞回曲线、骨架曲线和核心区剪切变形等,进一步分析节点试件的承载能力、延性和耗能能力等抗震性能。研究表明：节点试件加载过程中经历了由弹性、弹塑性到塑性的发展过程;核心区混凝土密实节点试件的滞回曲线更为饱满,延性较好,耗能能力强;外环板节点试件延性要优于内隔板节点试件,耗能能力更强;核心区混凝土不密实的内隔板节点试件具有良好的延性,但承载力显著降低,施工中应严格控制核心区混凝土的浇筑质量,或者在节点核心区采用厚度较大的钢板来提高其延性和承载力。     

外伸式端板连接蜂窝钢梁-混凝土柱组合节点抗震性能试验研究

通过7个1∶2比例外伸式端板连接蜂窝钢梁-混凝土柱组合节点的低周反复加载试验,研究不同螺栓数目、直径及排列方式的外伸式端板连接蜂窝钢梁-混凝土柱组合节点在各受力阶段的抗震性能和合理的节点构造形式。基于试验数据,分析了节点在反复荷载作用下的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、延性和耗能性能等。试验结果表明：试件的破坏形态和变形与螺栓数目、直径及排列方式有关,外伸端板螺栓连接中螺栓数目多、直径大的节点连接形式的承载力高,抗震性能较好;8个端板螺栓4行2列的排列形式为最合理的抗震节点形式;外伸端板螺栓数量为8个时的延性和耗能性能都能满足抗震的要求。     

往复荷载下钢筋增强ECC梁受力性能研究北大核心

ECC是具有拉伸应变硬化特性和多裂缝开展机制的一种高延性纤维增强水泥基复合材料。通过试验研究考察了ECC的延性变形行为对钢筋增强ECC梁在往复荷载下受力性能的影响,并与普通钢筋混凝土梁进行了对比。结果表明,ECC的使用能够显著提高构件延性和耗能能力。基于ECC在往复荷载作用下的试验结果,编制了ECC在往复荷载作用下的简化本构模型程序,并且基于纤维模型对钢筋增强ECC梁在往复荷载作用下受力性能进行了数值模拟。模拟结果表明,所采用的ECC本构模型能够较为准确地模拟钢筋增强ECC受弯构件在往复荷载作用下的性能指标,如承载力、残余变形和耗能能力等。     

钢-混凝土组合节点平齐式端板连接抗震性能试验研究

为研究混凝土板内纵向钢筋配筋率和柱翼缘填充混凝土对平齐式端板连接钢-混凝土组合节点抗震性能的影响,对1个平齐式端板连接钢-混凝土组合梁与组合柱节点和3个平齐式端板连接钢-混凝土组合梁与钢柱节点进行了低周反复加载试验,研究了节点试件变形特征与破坏模式、弯矩-转角滞回曲线及骨架曲线等,探讨了试件承载力、承载力退化、延性及耗能能力等的影响,利用组件法对负弯矩作用下的梁端初始转动刚度进行了分析计算,并建立了考虑刚度退化的恢复力模型。研究结果表明:提高混凝土板纵向配筋率可有效提高在负弯矩作用下的梁端极限弯矩和初始转动刚度,但对正弯矩作用下的梁端极限弯矩与开裂弯矩影响不大;采用柱翼缘填充混凝土可有效提高梁端初始转动刚度和延性;提出了梁端初始转动刚度计算式,其计算结果与试验结果吻合较好。     

外肋板式钢板混凝土组合剪力墙与钢梁节点抗震性能试验研究

外肋板式钢板混凝土组合剪力墙与钢梁节点是一种新型墙梁节点，设计并制作了四个足尺的外肋板式钢板混凝土剪力墙与钢梁节点模型试件进行低周往复加载试验，研究钢梁跨高比、外肋板宽厚比以及设置栓钉对试件的滞回性能、延性、耗能和刚度退化等抗震性能的影响。结果表明该节点具有良好的延性和耗能能力，外肋板对节点承载力有较大提升，跨高比较小的试件在弹塑性阶段具有更好的耗能能力，改变外肋板宽厚比和在墙侧设置栓钉对该节点初始刚度无明显影响，该节点荷载有两种传递方式，一种由外伸梁传至外肋板，再由外肋板传至剪力墙；另一种直接由外伸梁传递至剪力墙，前者占比更高。     

轻型装配钢管混凝土框架-耗能减震地聚物墙抗震性能

研发了一种适用于低多层建筑的轻型装配式钢管混凝土框架-耗能减震墙结构,具有自重较轻、构造简单、施工简便等优点。为研究其抗震性能,进行了3个足尺轻型装配式框架-耗能减震地聚物墙模型的低周反复荷载试验,研究参数为地聚物墙-框架的连接方式和橡胶阻尼层设置方式。基于试验对比研究了试件的承载力、延性、滞回、耗能、损伤演化规律和破坏特征等,分析了橡胶阻尼层位置对整体结构抗震性能的影响。研究表明:地聚物墙与框架间设置橡胶阻尼层,提高了结构的整体延性和耗能能力,但承载力有所降低;框架与地聚物墙采用变形可控的弱连接,降低了框架传递给墙体的荷载,减轻了墙体损伤;轻型装配式钢管砼框架-耗能减震地聚物墙结构具有良好的抗震性能,可满足地震区低多层建筑的抗震设防要求。